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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-01-16 08:58
燃料電池是一種清潔高效的能源利用方式，它是一種能夠持續(xù)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。近20 年以來(lái)，燃料電池這種高效、潔凈的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各國(guó)政府、開(kāi)發(fā)商及研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。在交通運(yùn)輸、便攜式電源、分散電站、航空及水下潛器等民用與軍用領(lǐng)域燃料電池展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
作為鋰電池最強(qiáng)勁的對(duì)手，我國(guó)燃料電池行業(yè)近兩年發(fā)展勢(shì)頭迅猛。以上海為例，2017年9月20日，上海市三部委聯(lián)合印發(fā)《上海市燃料電池汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃》，明確提出上海將大力發(fā)展燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，計(jì)劃2020年燃料電池汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破150億。而雄韜電源公司115億元全國(guó)首個(gè)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)園也已落戶(hù)武漢，燃料電池產(chǎn)業(yè)布局加速。小編簡(jiǎn)單梳理了2017年燃料電池行業(yè)發(fā)生的大事件（另附4則截至2018年1月12號(hào)燃料電池行業(yè)內(nèi)發(fā)生的新聞熱門(mén)事件），讓我們一起來(lái)回顧吧。
基于石墨烯的微生物燃料電池電極
據(jù)中國(guó)氫能源網(wǎng)2017年12月12日?qǐng)?bào)道，Christopher Howe小組的研究人員以及劍橋石墨烯中心的合作者在皇家化學(xué)學(xué)會(huì)材料化學(xué)雜志A版上發(fā)表了一篇文章，介紹了一種無(wú)鉑石墨烯電極（陰極和陽(yáng)極）單室微生物燃料電池。
Christopher Howe小組的研究人員研究在微生物燃料電池電極中使用原始（未改性的）石墨烯從細(xì)菌Rhodopseudomonaspalustris CGA009產(chǎn)生電能，結(jié)果顯示：與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極相比，從細(xì)菌到電極的電子轉(zhuǎn)移速率增加，新微生物燃料電池的功率輸出增加。盡管目前處于概念驗(yàn)證階段，但這些結(jié)果突出顯示了原始石墨烯基電極作為鉑電極的成本效益和環(huán)境友好型替代品的可行性，并拓寬了微生物燃料電池的潛在應(yīng)用范圍：未來(lái)可能運(yùn)用到植入醫(yī)療設(shè)備電源以及污水處理廠(chǎng)中。
單室無(wú)膜微生物燃料電池在柔性可穿戴器件應(yīng)用研究
據(jù)材料牛2017年11月28日?qǐng)?bào)道，美國(guó)紐約州立大學(xué)賓漢頓分校的Seokheun Choi助理教授（通訊作者）課題組設(shè)計(jì)并制備了集成在單張纖維織物上的單室無(wú)膜微生物燃料電池。
該微生物燃料電池的內(nèi)阻約為10 kΩ，當(dāng)外電路負(fù)載10 kΩ的電阻時(shí)能達(dá)到52 μA/cm2的電流密度和6.4 μW/cm2的最大功率密度，其電化學(xué)性能接近于目前的柔性紙基微生物燃料電池水平，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以柔性織物為基底的微生物燃料電池。在反復(fù)拉伸、扭轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試條件下，盡管纖維織物表面的導(dǎo)電碳層發(fā)生部分?jǐn)嗔巡⒁痣姵貎?nèi)阻升高，電極活性材料仍能牢固附著在纖維織物表面，從而保證機(jī)械變形條件下仍有較穩(wěn)定的輸出電流及功率密度。該研究成果已發(fā)表在《Advanced Energy Materials》上。
采用陶瓷3D打印技術(shù)提高固體氧化物燃料電池的生產(chǎn)效率
據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)2017年7月31日?qǐng)?bào)道， 加泰羅尼亞能源研究所利用陶瓷3D打印技術(shù)幫助生產(chǎn)更高效的燃料電池。該研究項(xiàng)目被稱(chēng)為cell3ditor，旨在使用陶瓷3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)可用于固體氧化物燃料電池（SOFC）制造復(fù)合材料技術(shù)。目前，制造一種固體氧化物燃料電池需要100多個(gè)步驟來(lái)生產(chǎn)，不同的組件是分開(kāi)制造，然后再組裝使用玻璃密封。這種復(fù)雜性大大增加了生產(chǎn)和初始投資的成本，估計(jì)造價(jià)約為480萬(wàn)歐元。而且還會(huì)降低靈活性，限制創(chuàng)新的引入?，F(xiàn)在利用3D打印技術(shù)可以很好地改變這一切，縮短生產(chǎn)時(shí)間和成本，大大簡(jiǎn)化整個(gè)裝配過(guò)程。
中國(guó)科大成功研制出鉑超細(xì)納米線(xiàn)催化劑
據(jù)中國(guó)化工網(wǎng)7月18日?qǐng)?bào)道，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組與合作者，在質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進(jìn)展。研究人員基于集團(tuán)效應(yīng)，設(shè)計(jì)出一種銠原子摻雜的鉑超細(xì)納米線(xiàn)催化劑。這種催化劑在燃料電池陰極氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性——在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬(wàn)次后，只損失了9.2%的質(zhì)量活性。而目前商用的鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬(wàn)次后，質(zhì)量活性性能損失達(dá)到72.3%。從而能大幅節(jié)省貴金屬鉑的用量，推動(dòng)了該清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。相關(guān)成果日前發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
日本九州大學(xué)開(kāi)發(fā)出耐毒多功能燃料電池催化劑
據(jù)中國(guó)氫能源網(wǎng)2017年7月11日?qǐng)?bào)道，一項(xiàng)由日本九州大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的合作項(xiàng)目開(kāi)發(fā)出一種可以在不同pH值下分別氧化氫和一氧化碳的催化劑。催化劑是含有獨(dú)特“蝴蝶”結(jié)構(gòu)的鎳和銥金屬原子的水溶性絡(luò)合物，模擬兩種酶的性質(zhì)：酸性介質(zhì)中的氫化酶（pH 4-7）和堿性介質(zhì)中的一氧化碳脫氫酶（pH 7-10）。研究人員研究了其在1：1的氫和一氧化碳混合物中的氧化能力，更為重要的是，團(tuán)隊(duì)能夠在氧化過(guò)程中分離各種中間體，以確認(rèn)催化劑中氫和一氧化碳氧化的機(jī)理。研究人員表示，催化劑與氫反應(yīng)，在酸性條件下形成氫化物絡(luò)合物，此外，催化劑易于與一氧化碳結(jié)合，在堿性條件下氧化成二氧化碳。這種催化劑使用氫和一氧化碳作為能源的能力，代表了氫技術(shù)的重要進(jìn)步。
中科院過(guò)程工程所開(kāi)發(fā)出直接甲醇燃料電池選擇性電催化劑
據(jù)中科院2017年7月3日?qǐng)?bào)道，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所多相復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊軍課題組開(kāi)發(fā)出直接甲醇燃料電池選擇性電催化劑。研究人員在深刻理解DMFC中甲醇催化氧化和氧氣催化還原機(jī)理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)貴金屬基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料，充分利用異質(zhì)材料中的晶格應(yīng)變效應(yīng)和電子耦合效應(yīng)調(diào)控材料的催化性能，不僅使材料具有優(yōu)良的催化活性，而且使材料對(duì)DMFC中的甲醇氧化或氧氣還原具有很好的選擇性。研究者們研究了催化劑的制備、放大和表征，在利用無(wú)質(zhì)子膜DMFC模型證實(shí)了催化劑選擇性的基礎(chǔ)上，成功組裝了DMFC單電池。該研究結(jié)果發(fā)表于《Science Advances》上。
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所研究員周小春ACS Nano: 高功率密度輕柔燃料電池
據(jù)材料人網(wǎng)2017年6月30日?qǐng)?bào)道，蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員周小春課題組通過(guò)設(shè)計(jì)一種新型的柔性復(fù)合電極從而制備出輕柔的吸氣式質(zhì)子交換膜燃料電池。新型的柔性電極由碳納米管膜打孔后再?gòu)?fù)合碳紙制備而成，其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、良好的柔性和高透氣性等優(yōu)點(diǎn)，有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的輸運(yùn)。并且這種電極可同時(shí)作為氣體傳輸層和集流體，取代了傳統(tǒng)質(zhì)子交換膜燃料電池中的石墨或金屬集流體，極大減小了燃料電池的體積和重量。由這種柔性電極制備出的質(zhì)子交換膜燃料電池具有5190WL-1的體積功率密度和2230Wkg-1的質(zhì)量功率密度，彎折600次后仍可以保留89.1%的性能，從30m高度落下5次后性能保持不變，展現(xiàn)出極高的功率密度和優(yōu)異的機(jī)械性能。
西工大開(kāi)發(fā)出用于燃料電池雙活性去合金化枝晶的一步法制備技術(shù)
據(jù)西北工業(yè)大學(xué)2017年4月13日?qǐng)?bào)道，4月10日功能材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Advanced Functional Materials (IF=11.382)刊發(fā)了西北工業(yè)大學(xué)陳福義課題組關(guān)于應(yīng)用在燃料電池的新型金屬雙活性催化材料的最新研究成果。本項(xiàng)研究工作首次開(kāi)創(chuàng)了一種靈活可控的一步電化學(xué)方法，成功合成了去合金化的AuNi多層次納米枝晶。更重要的是，該一步法制備的去合金化AuNi納米枝晶比采用傳統(tǒng)多步法去合金制備的AuNi的催化性能更加優(yōu)異，展現(xiàn)出其在燃料電池領(lǐng)域極大的應(yīng)用價(jià)值。另外，該研究工作通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該一步法的合理性和通用性，從而為發(fā)展下一代新型電催化材料提供了一種全新的思路。
俄研制出氫燃料電池納米鎂粉末
據(jù)俄羅斯衛(wèi)星網(wǎng)2017年5月2日的報(bào)道，俄羅斯科學(xué)院物理學(xué)學(xué)院與西伯利亞聯(lián)邦大學(xué)科學(xué)家合作，研發(fā)出一種制造氫燃料電池的粉末材料。片來(lái)源：易容網(wǎng)
為貯存和運(yùn)送足夠汽車(chē)行駛的氫氣量，科學(xué)家們通常在高壓下以壓縮、液化、瓶裝和罐裝形式貯存氫氣，以化合物的形式貯存氫氣的新技術(shù)也相繼問(wèn)世。多年研究證明，以氫化物形式貯存氫氣最具前景的金屬是鎂。鎂的密度不大，價(jià)格相對(duì)低廉。這次，俄研究人員研發(fā)出一種技術(shù)，能合成一種納米分散性鎂粉末，從而“貯存”更多氫氣。參與這項(xiàng)工作的物理數(shù)學(xué)教授格里戈里·丘里洛夫說(shuō)，他們用鎂粉末合成的氫，超過(guò)目前世界上含量最高的原料，向制造出真正安全的氫燃料電池又近了一步。
myFC制造出世界上最薄的燃料電池
據(jù)中國(guó)氫能源網(wǎng)2017年1月20日?qǐng)?bào)道：瑞典的myFC在便攜式電子產(chǎn)品的綜合綠色能源方面取得技術(shù)突破。該公司近期推出世界上最薄的燃料電池，新電池myFC LAMINA™薄膜燃料電池非常纖薄，可以嵌入式完全內(nèi)置在智能手機(jī)和便攜式充電器設(shè)備中。微型電子產(chǎn)品要求更少的空間和更多的性能。該公司在去年11月第一次展示集成燃料電池的智能手機(jī)和電力工作站。然而，電池從裝置的外殼突出0.9mm，新電池-myFC LAMINA™薄膜FC技術(shù)可以完全集成在設(shè)備中。
Science 報(bào)道燃料電池的高效氧還原催化劑
據(jù)科學(xué)網(wǎng)2016年12月26日?qǐng)?bào)道，北京大學(xué)、蘇州大學(xué)和美國(guó)Brookhaven國(guó)家實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究人員的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在燃料電池陰極高效氧還原催化劑的研究方面取得重大突破。該合作成果發(fā)表在最新一期的國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)上，并被同期Science雜志評(píng)為Highlight。該工作首先通過(guò)化學(xué)油相合成并精細(xì)表征了具有特殊結(jié)構(gòu)的六方PtPb合金納米片，并評(píng)價(jià)了該材料的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于量化計(jì)算結(jié)果證明膨脹晶格應(yīng)力對(duì)Pt（110）面的催化性能有大的促進(jìn)作用。這一全新活性位點(diǎn)的提出突破了過(guò)去人們對(duì)晶格應(yīng)力作用的傳統(tǒng)理解，為高性能電催化材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)指出了新方向。
★另附4則截至2018年1月12號(hào)，燃料電池行業(yè)內(nèi)發(fā)生的新聞熱門(mén)事件：
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）等研制出氫能客車(chē)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)
據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)2018年1月11日?qǐng)?bào)道，“開(kāi)沃·泰歌號(hào)”氫能城市客車(chē)量產(chǎn)車(chē)型在武漢正式亮相?？蛙?chē)首次采用“泰歌號(hào)”氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，而該發(fā)動(dòng)機(jī)由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資環(huán)工研院與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合組建的武漢泰歌氫能汽車(chē)有限公司開(kāi)發(fā)，壽命長(zhǎng)達(dá)10000小時(shí)以上，續(xù)航里程超過(guò)1000公里。作為新能源汽車(chē)的核心要素，“泰歌號(hào)”氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)模塊效率高于國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品，所采用的燃料電池電堆具有比功率高、壽命長(zhǎng)、體積小、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其主要技術(shù)指標(biāo)在全球具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，可在零下20攝氏度的低溫環(huán)境啟動(dòng)，具備智能化故障診斷功能。“開(kāi)沃·泰歌號(hào)”氫能客車(chē)只需加氫3到5分鐘，能續(xù)航450公里以上，百公里耗氫不大于5.2公斤。據(jù)了解，該燃料電池系列車(chē)型將在2018年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，第二季度在武漢市東湖高新區(qū)投入示范運(yùn)營(yíng)，隨后進(jìn)行規(guī)?；茝V，助力湖北、武漢搶占?xì)淠芷?chē)產(chǎn)業(yè)高地。在未來(lái)兩年內(nèi)，將生產(chǎn)制造3000臺(tái)“開(kāi)沃·泰歌號(hào)”氫能汽車(chē)。
現(xiàn)代全新燃料電池車(chē)NEXO 2018 CES展亮相
2018年1月8日，在2018消費(fèi)電子展（CES）上，現(xiàn)代汽車(chē)正式發(fā)布了旗下“下一代燃料電池車(chē)”——Nexo車(chē)型，新車(chē)基于可定制平臺(tái)打造，比ix35燃料電池多20％的功率。據(jù)悉，新車(chē)將于2018年初上市。新車(chē)在儲(chǔ)氫方面得到了進(jìn)一步突破，數(shù)量從原來(lái)的一大一小變成三個(gè)小型罐體，重量更輕，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)存罐進(jìn)行了布局優(yōu)化?，F(xiàn)代Nexo整備質(zhì)量也相比此前的ix35減輕了20%。同時(shí)現(xiàn)代第四代氫燃料電池技術(shù)的運(yùn)用使得動(dòng)力效率提高20%、燃料電池堆功率密度增加了30%。續(xù)航里程方面， NEDC工況續(xù)航里程為500英里（約合805公里）。
豐田將在加州建造燃料電池發(fā)電廠(chǎng)
據(jù)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)2018年1月報(bào)道，近日豐田汽車(chē)北美公司宣布將在加州建造世界上首個(gè)兆瓦級(jí)碳酸鹽燃料電池發(fā)電廠(chǎng)Tri-Gen，并將配備氫燃料供應(yīng)站，用以支持其在長(zhǎng)灘港的運(yùn)營(yíng)。該工廠(chǎng)主要將通過(guò)加州的農(nóng)業(yè)廢棄物和生物廢料來(lái)產(chǎn)生電和氫。Tri-Gen工廠(chǎng)將在正式啟動(dòng)后每天能生產(chǎn)約為2.35兆瓦的電力以及1.2噸的氫燃料。這樣的量完全能夠滿(mǎn)足2350戶(hù)中等大小的家庭用電和近1500輛氫燃料電池汽車(chē)日常使用。1.2噸的氫燃料不僅能夠滿(mǎn)足豐田Mirai氫燃料電池轎車(chē)的燃料需求，同時(shí)這家公司的重型氫燃料電池卡車(chē)也能獲得充足的能源補(bǔ)給。
大連化物所“甲醇燃料電池系列”項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收
據(jù)中科院網(wǎng)站2018年1月報(bào)道，近日由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所醇類(lèi)燃料電池及復(fù)合電能源研究中心研究員孫公權(quán)擔(dān)任首席專(zhuān)家的某部項(xiàng)目“甲醇燃料電池系列”通過(guò)驗(yàn)收。該項(xiàng)目研制的直接甲醇燃料電池系列產(chǎn)品是我國(guó)首套通過(guò)定型鑒定的燃料電池產(chǎn)品，可廣泛用作于車(chē)載、通訊等便攜移動(dòng)電源。該項(xiàng)目于2012年12月立項(xiàng)，2014年12月研制的DMFC-25-R-12型、DMFC-50-U型和DMFC-200-U型直接甲醇燃料電池產(chǎn)品通過(guò)正樣確認(rèn)，2016年2月經(jīng)鑒定檢驗(yàn)合格，2017年12月14日通過(guò)鑒定審查。直接甲醇燃料電池電源系統(tǒng)工藝技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、低溫環(huán)境適應(yīng)性、設(shè)計(jì)模型優(yōu)化、可靠性技術(shù)等通過(guò)技術(shù)鑒定。項(xiàng)目全面完成了技術(shù)平臺(tái)建設(shè)，形成了25W-500W直接甲醇燃料電池的研制能力，滿(mǎn)足直接甲醇燃料電池系列產(chǎn)品的研發(fā)和批量生產(chǎn)要求。
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