東芝燃料電池系統開發出了配備蓄電池、可單獨啟動的產品。如果配備500Wh左右的蓄電池,燃料電池系統就能單獨啟動。如果把蓄電池的容量增加到500~1000Wh左右,在使用微波爐等耗電量較大的家電產品時,還可以將燃料電池和蓄電池組合起來使用。
核殼催化劑的活性提高
為了使將來的PEGC進一步降低成本,相關企業還打算靈活運用面向燃料電池車開發的催化劑技術。PEFC的燃料極和空氣極都要使用鉑,但由于還原反應的反應速度較慢,因此空氣極的鉑用量尤其多。燃料電池車中的鉑用量為每輛幾十克。鉑的價格約為280元/克,因此必須削減用量。家用燃料電池的鉑用量雖然每臺只有幾克,但“在以100日元為單位削減成本的情況下,能以1000日元為單位削減成本帶來的沖擊相當大。我們非常期待”(東芝燃料電池系統)。
削減鉑用量方面較受關注的技術之一是“核殼催化劑”。該技術通過只在催化劑表面使用鉑、在催化劑的中心部分使用其他材料來削減鉑用量。以粒徑為3nm的催化劑為例,如果僅在表面使用鉑,預計鉑用量可減少一半。
日本同志社大學一直在開發內核使用價格僅為鉑的約一半的鈀(Pd)的核殼催化劑。此前利用“Cu-UPD(欠電位沉積)”法,一次只能制造幾十μg,而現在開發出了可大量合成的改良型Cu-UPD法(圖4)。新方法非常簡單,首先,把在碳(C)上附著有鈀微粒的Pd/C粉末加入酸性硫酸銅水溶液;其次,在水溶液中放入網狀銅(Cu)并進行攪拌,銅會附著在鈀表面;然后撈出銅并添加K2PtCl4(氯亞鉑酸鉀),鈀表面的銅就會被置換成鉑。
圖4:大量合成核殼催化劑
同志社大學開發出了大量合成核殼催化劑的方法(a)(b)。對合成的核殼催化劑實施耐久性試驗后發現,催化劑的活性大大提高(c)。(圖由《日經電子》根據同志社大學的資料制作)
用這種方法獲得的核殼催化劑比市售的普通Pt/C催化劑活性高。還有一點令人頗感興趣的是,對核殼催化劑實施電位循環試驗后,活性進一步提高。同志社大學認為,剛制造出來的核殼催化劑的鈀內核形狀為橢圓形,其表面的鉑層并未將其完全覆蓋。在之后的耐久性試驗中,鈀內核有部分溶出,使其形狀接近完美的球形,同時,鉑反復發生氧化還原反應重新排列,將內核表面完全包覆住。這種現象使催化劑活性大大提高。實際上也已確認,在耐久性試驗之后,核殼催化劑的粒徑減小,鈀所占的比例也降低。

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