2017年,燃料电池界大事件汇总

2017年,燃料电池界大事件汇总

吐血整理

本文具体梳理了2017年燃料电池行业发生的大事件(另附4则截至2018年1月23号燃料电池行业内发生的新闻热门事件),让我们一起来回顾吧。

NO.1基于石墨烯的微生物燃料电池电极

据中国氢能源网2017年12月12日报道,Christopher Howe小组的研究人员以及剑桥石墨烯中心的合作者在皇家化学学会材料化学杂志A版上发表了一篇文章,介绍了一种无铂石墨烯电极(阴极和阳极)单室微生物燃料电池。

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在碳泡沫电极上的Rhodopseudomonaspalustris细菌

Christopher Howe小组的研究人员研究在微生物燃料电池电极中使用原始石墨烯从细菌Rhodopseudomonaspalustris CGA009产生电能,结果显示:与标准铂电极相比,从细菌到电极的电子转移速率增加,新微生物燃料电池的功率输出增加。

尽管目前处于概念验证阶段,但这些结果突出显示了原始石墨烯基电极作为铂电极的成本效益和环境友好型替代品的可行性,并拓宽了微生物燃料电池的潜在应用范围:未来可能运用到植入医疗设备电源以及污水处理厂中。

NO.2 单室无膜微生物燃料电池在柔性可穿戴器件应用研究

据材料牛2017年11月28日报道,美国纽约州立大学宾汉顿分校的Seokheun Choi助理教授(通讯作者)课题组设计并制备了集成在单张纤维织物上的单室无膜微生物燃料电池。

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微生物燃料电池的结构

该微生物燃料电池的内阻约为10 kΩ,当外电路负载10 kΩ的电阻时能达到52 μA/cm2的电流密度和6.4 μW/cm2的最大功率密度,其电化学性能接近于目前的柔性纸基微生物燃料电池水平,并远远超过了以柔性织物为基底的微生物燃料电池。在反复拉伸、扭转的动态力学测试条件下,尽管纤维织物表面的导电碳层发生部分断裂并引起电池内阻升高,电极活性材料仍能牢固附着在纤维织物表面,从而保证机械变形条件下仍有较稳定的输出电流及功率密度。该研究成果已发表在《Advanced Energy Materials》上。

NO.3 采用陶瓷3D打印技术提高固体氧化物燃料电池的生产效率

据中国3D打印网2017年7月31日报道, 加泰罗尼亚能源研究所利用陶瓷3D打印技术帮助生产更高效的燃料电池。

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该研究项目被称为cell3ditor,旨在使用陶瓷3D打印技术开发可用于固体氧化物燃料电池(SOFC)制造复合材料技术。目前,制造一种固体氧化物燃料电池需要100多个步骤来生产,不同的组件是分开制造,然后再组装使用玻璃密封。这种复杂性大大增加了生产和初始投资的成本,估计造价约为480万欧元。而且还会降低灵活性,限制创新的引入。现在利用3D打印技术可以很好地改变这一切,缩短生产时间和成本,大大简化整个装配过程。

NO.4 中国科大成功研制出铂超细纳米线催化剂

2017年7月18日,中国科学技术大学曾杰课题组与合作者,在质子交换膜燃料电池阴极催化剂研制方面取得重要进展。

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研究人员基于集团效应,设计出一种铑原子掺杂的铂超细纳米线催化剂。这种催化剂在燃料电池阴极氧还原反应中表现出高活性和高稳定性——在氧气气氛下循环使用1万次后,只损失了9.2%的质量活性。而目前商用的铂碳催化剂在氧气气氛下循环使用1万次后,质量活性性能损失达到72.3%。从而能大幅节省贵金属铂的用量,推动了该清洁能源转换技术的商业化应用进程。相关成果日前发表于《美国化学会志》。

NO.5 日本九州大学开发出耐毒多功能燃料电池催化剂

据中国氢能源网2017年7月11日报道,一项由日本九州大学领导的合作项目开发出一种可以在不同pH值下分别氧化氢和一氧化碳的催化剂。

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催化剂是含有独特“蝴蝶”结构的镍和铱金属原子的水溶性络合物,模拟两种酶的性质:酸性介质中的氢化酶(pH 4-7)和碱性介质中的一氧化碳脱氢酶(pH 7-10)。研究人员研究了其在1:1的氢和一氧化碳混合物中的氧化能力,更为重要的是,团队能够在氧化过程中分离各种中间体,以确认催化剂中氢和一氧化碳氧化的机理。研究人员表示,催化剂与氢反应,在酸性条件下形成氢化物络合物,此外,催化剂易于与一氧化碳结合,在碱性条件下氧化成二氧化碳。这种催化剂使用氢和一氧化碳作为能源的能力,代表了氢技术的重要进步。

NO.6 中科院过程工程所开发出直接甲醇燃料电池选择性电催化剂

据中科院2017年7月3日报道,中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室研究员杨军课题组开发出直接甲醇燃料电池选择性电催化剂。

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基于选择性电催化剂组装的直接甲醇燃料电池单电池及其组成部分示意图

研究人员在深刻理解DMFC中甲醇催化氧化和氧气催化还原机理的基础上,设计贵金属基异质结构纳米材料,充分利用异质材料中的晶格应变效应和电子耦合效应调控材料的催化性能,不仅使材料具有优良的催化活性,而且使材料对DMFC中的甲醇氧化或氧气还原具有很好的选择性。研究者们研究了催化剂的制备、放大和表征,在利用无质子膜DMFC模型证实了催化剂选择性的基础上,成功组装了DMFC单电池。该研究结果发表于《Science Advances》上。

NO.7 中国科学院苏州纳米所研究员周小春ACS Nano: 高功率密度轻柔燃料电池

据材料人网2017年6月30日报道,苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员周小春课题组通过设计一种新型的柔性复合电极从而制备出轻柔的吸气式质子交换膜燃料电池。

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新型的柔性电极由碳纳米管膜打孔后再复合碳纸制备而成,其具有优异的导电性、良好的柔性和高透气性等优点,有利于反应物和产物的输运。

并且这种电极可同时作为气体传输层和集流体,取代了传统质子交换膜燃料电池中的石墨或金属集流体,极大减小了燃料电池的体积和重量。

由这种柔性电极制备出的质子交换膜燃料电池具有5190WL-1的体积功率密度和2230Wkg-1的质量功率密度,弯折600次后仍可以保留89.1%的性能,从30m高度落下5次后性能保持不变,展现出极高的功率密度和优异的机械性能。

NO.8 西工大开发出用于燃料电池双活性去合金化枝晶的一步法制备技术

据西北工业大学2017年4月13日报道,4月10日功能材料领域权威期刊Advanced Functional Materials (IF=11.382)刊发了西北工业大学陈福义课题组关于应用在燃料电池的新型金属双活性催化材料的最新研究成果。

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首创一步法制备去合金AuNi双金属枝晶的示意图

本项研究工作首次开创了一种灵活可控的一步电化学方法,成功合成了去合金化的AuNi多层次纳米枝晶。更重要的是,该一步法制备的去合金化AuNi纳米枝晶比采用传统多步法去合金制备的AuNi的催化性能更加优异,展现出其在燃料电池领域极大的应用价值。另外,该研究工作通过系统的实验进一步验证了该一步法的合理性和通用性,从而为发展下一代新型电催化材料提供了一种全新的思路。

NO.9 俄研制出氢燃料电池纳米镁粉末

据俄罗斯卫星网2017年5月2日的报道,俄罗斯科学院物理学学院与西伯利亚联邦大学科学家合作,研发出一种制造氢燃料电池的粉末材料。 

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为贮存和运送足够汽车行驶的氢气量,科学家们通常在高压下以压缩、液化、瓶装和罐装形式贮存氢气,以化合物的形式贮存氢气的新技术也相继问世。多年研究证明,以氢化物形式贮存氢气最具前景的金属是镁。镁的密度不大,价格相对低廉。这次,俄研究人员研发出一种技术,能合成一种纳米分散性镁粉末,从而“贮存”更多氢气。参与这项工作的物理数学教授格里戈里·丘里洛夫说,他们用镁粉末合成的氢,超过目前世界上含量最高的原料,向制造出真正安全的氢燃料电池又近了一步。

NO.10 myFC制造出世界上最薄的燃料电池

据中国氢能源网2017年1月20日报道:瑞典的myFC在便携式电子产品的综合绿色能源方面取得技术突破。该公司近期推出世界上最薄的燃料电池,新电池myFC LAMINA™薄膜燃料电池非常纤薄,可以嵌入式完全内置在智能手机和便携式充电器设备中。

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微型电子产品要求更少的空间和更多的性能。该公司在去年11月第一次展示集成燃料电池的智能手机和电力工作站。然而,电池从装置的外壳突出0.9mm,新电池-myFC LAMINA™薄膜FC技术可以完全集成在设备中。

NO.11 Science 报道燃料电池的高效氧还原催化剂

据科学网2016年12月26日报道,北京大学、苏州大学和美国Brookhaven国家实验室相关研究人员的联合团队在燃料电池阴极高效氧还原催化剂的研究方面取得重大突破。该合作成果发表在最新一期的国际权威学术期刊《科学》(Science)上,并被同期Science杂志评为Highlight。

 

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该工作首先通过化学油相合成并精细表征了具有特殊结构的六方PtPb合金纳米片,并评价了该材料的氧还原和醇氧化催化性能,最后基于量化计算结果证明膨胀晶格应力对Pt(110)面的催化性能有大的促进作用。这一全新活性位点的提出突破了过去人们对晶格应力作用的传统理解,为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。

 

另附4则截至2018年1月23号,燃料电池行业内发生的新闻热门事件

中国地质大学等研制出氢能客车燃料电池发动机

据中国科学报2018年1月11日报道,“开沃·泰歌号”氢能城市客车量产车型在武汉正式亮相。客车首次采用“泰歌号”氢燃料电池发动机,而该发动机由中国地质大学(武汉)资环工研院与同济大学联合组建的武汉泰歌氢能汽车有限公司开发,寿命长达10000小时以上,续航里程超过1000公里。

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中国首辆氢能公交车

作为新能源汽车的核心要素,“泰歌号”氢燃料电池发动机模块效率高于国内同类产品,所采用的燃料电池电堆具有比功率高、寿命长、体积小、适应性强等优点。其主要技术指标在全球具有领先优势,可在零下20摄氏度的低温环境启动,具备智能化故障诊断功能。“开沃·泰歌号”氢能客车只需加氢3到5分钟,能续航450公里以上,百公里耗氢不大于5.2公斤。据了解,该燃料电池系列车型将在2018年实现批量生产,第二季度在武汉市东湖高新区投入示范运营,随后进行规模化推广,助力湖北、武汉抢占氢能汽车产业高地。在未来两年内,将生产制造3000台“开沃·泰歌号”氢能汽车。

现代全新燃料电池车NEXO 2018 CES展亮相

2018年1月8日,在2018消费电子展(CES)上,现代汽车正式发布了旗下“下一代燃料电池车”——Nexo车型,新车基于可定制平台打造,比ix35燃料电池多20%的功率。据悉,新车将于2018年初上市。

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新车在储氢方面得到了进一步突破,数量从原来的一大一小变成三个小型罐体,重量更轻,同时对储存罐进行了布局优化。现代Nexo整备质量也相比此前的ix35减轻了20%。同时现代第四代氢燃料电池技术的运用使得动力效率提高20%、燃料电池堆功率密度增加了30%。续航里程方面, NEDC工况续航里程为500英里(约合805公里)。

丰田将在加州建造燃料电池发电厂

据新能源汽车产业网2018年1月报道,近日丰田汽车北美公司宣布将在加州建造世界上首个兆瓦级碳酸盐燃料电池发电厂Tri-Gen,并将配备氢燃料供应站,用以支持其在长滩港的运营。该工厂主要将通过加州的农业废弃物和生物废料来产生电和氢。

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丰田加氢站

Tri-Gen工厂将在正式启动后每天能生产约为2.35兆瓦的电力以及1.2吨的氢燃料。这样的量完全能够满足2350户中等大小的家庭用电和近1500辆氢燃料电池汽车日常使用。1.2吨的氢燃料不仅能够满足丰田Mirai氢燃料电池轿车的燃料需求,同时这家公司的重型氢燃料电池卡车也能获得充足的能源补给。

大连化物所“甲醇电池系列”项目通过验收

据中科院网站2018年1月报道,近日由中国科学院大连化学物理研究所醇类燃料电池及复合电能源研究中心研究员孙公权担任首席专家的某部项目“甲醇燃料电池系列”通过验收。该项目研制的直接甲醇燃料电池系列产品是我国首套通过定型鉴定的燃料电池产品,可广泛用作于车载、通讯等便携移动电源。

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该项目于2012年12月立项,2014年12月研制的DMFC-25-R-12型、DMFC-50-U型和DMFC-200-U型直接甲醇燃料电池产品通过正样确认,2016年2月经鉴定检验合格,2017年12月14日通过鉴定审查。直接甲醇燃料电池电源系统工艺技术、检测技术、低温环境适应性、设计模型优化、可靠性技术等通过技术鉴定。项目全面完成了技术平台建设,形成了25W-500W直接甲醇燃料电池的研制能力,满足直接甲醇燃料电池系列产品的研发和批量生产要求。

 

氢能理事会达沃斯宣布成立

2017年1月19日,在瑞士开幕的世界经济论坛(WEF)年会(达沃斯会议)中,包括丰田汽车、德国的戴姆勒和宝马(BMW)等汽车制造商以及欧洲的大型能源企业等共13家公司发起成立了氢能理事会。

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2017年11月22日,联合国波恩气候变化会议(COP23)举办之际,Hydrogen Council的18位企业领导人也齐聚德国波恩,在麦肯锡管理咨询公司的协助下,发布了全球首份氢能源未来发展趋势调查报告。

该报告指出,氢能源是能源结构转型的重要方式,并且能够催生相当于2.5万亿美元的商业价值并同时创造3000多万人的就业机会。

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日本政府发布“氢能源基本战略”

2017年12月26日,日本政府正式发布“氢能源基本战略”,主要目标包括到2030年左右实现氢能源发电商用化,以削减碳排放并提高能源自给率。

日本“氢能源基本战略”主要目标还包括,未来通过技术革新等手段将氢能源发电成本降低至与液化天然气发电相同的水平。

为了推广氢能源发电,日本政府还将重点推进可大量生产、运输氢的全球性供应链建设。

 

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欧洲JIVE项目启动

2017年1月,FCHJU(欧洲燃料电池和氢能联合事业)支持的JIVE(欧洲氢动力汽车联合开发计划)项目启动,这是欧洲最大的燃料电池巴士部署计划。

 

JIVE将在2017-2022年在意大利、英国、德国、拉脱维亚和丹麦9个城市部署142辆燃料电池巴士。

后续的JIVE2在2018年一月启动,计划部署的目标达到152辆燃料电池巴士。

 

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德国AutoStack-Industrie联盟成立

2017年7月,德国政府组织本国汽车行业领导企业成立了一个6000万欧元、为期三年的联盟(AutoStack-Industrie),研究汽车燃料电池堆的大批量生产。

由德国联邦交通和数字基础设施部(BMVI) 投资,第一年出资2130万欧元。

该项目是由国家氢和燃料电池技术组织(NOW)协调的国家氢和燃料电池技术创新计划(NIP)的一部分。

联盟由宝马领导,还包括戴姆勒、德纳、福特研究和创新中心、科德宝高性能材料、Greenerity、NuCellSys、燃料电池公司PowerCell Sweden AB、德国优美科、大众集团和德国巴登符腾堡州太阳能和氢能研究中心。

 

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南澳发布氢能路线图

2017年9月8日,南澳大利亚政府宣布了“南澳大利亚氢气路线图”,路线图为南澳大利亚的竞争优势提供了明确的途径,并加速了国家向清洁,安全,可持续的氢气生产商,消费者和出口国转型。

南澳大利亚政府正通过向国家氢气路线图第一阶段注资900万美元,继续支持国家向低碳经济转型。

该路线图第一阶段提供了820万美元的资金,用于建设加氢基础设施,并且涉及了6辆示范运行的氢燃料电池巴士。

 

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※声明:本文来源于新材料,版权归原作者所有。

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