纳米材料赋能燃料电池
2024-10-08 · 系列介绍 · 百灵威授权转载
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。其具有高效的能量转换、燃烧过程无污染物和CO2排放、模块化设计带来的低维护成本、广泛的燃料来源、长续航里程以及快速的加氢时间等优势，被视为未来电池技术的终极形态，燃料电池汽车也被认为是环保汽车的终极发展方向。
纳米材料在燃料电池中的多个结构中都有应用，如电极材料、质子交换膜、催化剂层、气体扩散层等，不仅提升了电池的性能，还降低了成本，增强了系统的可靠性和耐用性，为燃料电池技术的商业化发展提供了重要支撑。
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纳米材料在燃料电池中的多个结构中都有应用，如电极材料、质子交换膜、催化剂层、气体扩散层等，不仅提升了电池的性能，还降低了成本，增强了系统的可靠性和耐用性，为燃料电池技术的商业化发展提供了重要支撑。
纳米材料用于改善质子交换膜性能
为了改善质子交换膜（PEM）的性能，可以将聚合物与一些纳米粒子复合，以下是一些常用的纳米粒子：| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Silicon dioxide nanospheres, Hyaluronica acid,NH2- functionalized,particle size:80-120 nm, 5 mg/mL in ethanol 二氧化硅纳米球 | 7631-86-9 | 9020744 |
| Mesoporous silica, 1 mg/mL in ultrapure water, d=50±5nm 介孔二氧化硅 | / | 9251118 |
| Silica microspheres, 0.2 μm, 2.5% (w/v) suspended in 50% ethanol solution 二氧化硅微球 | 60676-86-0 | 964447 |
| Titanium(IV) oxide nanopowder, 99.9%, anatase, particle size: 10 - 25 nm, SSA: 30 m²/g 纳米二氧化钛(IV) | 13463-67-7 | 931313 |
| Titanium(IV) oxide (99.99+%-Ti) PURATREM 氧化钛 | 13463-67-7 | 93-2207 |
| Titanium(IV) oxide nanopowder Anatase 纳米级氧化钛，锐钛矿 | 1317-70-0 | 22-1400 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 1 - 3 μm 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 977980 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 5 - 30 μm, SSA: >640 m2/g 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 924191 |
| Carbon nanotubes, multi-walled, 99.9%, reagent grade, inner diam.: 3 - 5 nm, outer diam.: 8 - 15 nm, length: 10 - 50 μm 碳纳米管, 多壁式 | 308068-56-6 | 983835 |
| Carbon nanotubes, multi-walled, 99.9%, outer diam.: 30-80 nm, length: <10 μm, specific surface area: ≥60 m2/g 碳纳米管, 多壁式 | 308068-56-6 | 921389 |
| Zinc oxide nanopowder 氧化锌 | 1314-13-2 | 30-1405 |
| Zirconium(IV) oxide, 99%, particle size <0.045 mm 氧化锆(IV) | 1314-23-4 | 993529 |
| Zirconium(IV) oxide, 99% 氧化锆(IV) | 1314-23-4 | 616897 |
纳米材料用于催化剂层
将纳米材料应用于催化剂层有助于提高燃料电池催化剂层的电化学活性、降低贵金属的使用量、提高催化剂的分散性以及增强燃料电池的稳定性和耐久性。| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Ruthenium on carbon, Ru: ≥5% 钌碳 | 7440-18-8 | 917027 |
| Ruthenium(IV) oxide, 99.9%, trace metal basis 氧化钌(IV) | 12036-10-1 | 185182 |
| Platinum on activated carbon, 5% Pt 铂/活性炭 | 7440-06-4 | 949544 |
| Palladium Nanoparticles [PdNP: 2-3 nm (Gelatin)] 钯碳 | 7440-05-3 | 46-0409 |
| Platinum nanoparticles, 20% on carbon black (surfactant and reactant-free) 铂黑，20％炭黑（表面活性剂和无反应物） | 7440-06-4 | 78-3032 |
| Platinum nanoparticles, 0.2 mg/mL in ultrapure water, d=2-3nm, surface group: —NH2 铂纳米颗粒 | / | 9251299 |
| Titanium carbide, 97%, reagent grade, nano-ceramic powders 碳化钛 | 12070-08-5 | 9073444 |
| Titanium carbide, 99.9% 碳化钛 | 12070-08-5 | 592574 |
| Titanium carbide, 99% 碳化钛 | 12070-08-5 | 93-2205 |
| Vanadium(IV) carbide, 99.9%, ≤3 μm, metal basis 碳化钒(IV) | 12070-10-9 | 402541 |
| Boron carbide 碳化硼 | 12069-32-8 | 040504 |
| Boron carbide, 0.1-1.5 microns (99.9+%-B) 碳化硼 | 12069-32-8 | 05-0120 |
| Boron nitride, 99.5%, trace metal basis, ≤45 μm 氮化硼 | 10043-11-5 | 976156 |
| Titanium nitride, 99.5%, metal basis, grain size: 1 - 3 μm 氮化钛 | 25583-20-4 | 202536 |
| Titanium carbonitride, 99%, trace metal basis, 1 - 2 μm 碳氮化钛 | 12654-86-3 | 591723 |
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 0.55 - 3.74 nm, diam.: 0.5-3μm, layers: <10 石墨烯 | 1034343-98-0 | 966627 |
| Reduced graphene oxide, ≥98 wt% 还原型氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 940986 |
| Nitrogen doped graphene, 98%, SSA: 100 - 300 m2/g, layers：≤3 氮掺杂石墨烯 | 1034343-98-0 | 900324 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 1 - 3 μm 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 977980 |
纳米材料用于气体扩散层
气体扩散层的材料选择和设计对燃料电池的性能有显著影响。理想的气体扩散层材料应具有良好的电导性、适当的孔隙率、良好的机械强度、疏水性和化学稳定性。通过优化这些材料的组合和涂层工艺，可以进一步提高氢燃料电池的效率和可靠性。| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Carbon nanotubes, multi-walled, as produced cathode deposit 炭黑 | 308068-56-6 | 06-0504 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 1 - 3 μm 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 977980 |
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 0.55 - 3.74 nm, diam.: 0.5-3μm, layers: <10 石墨烯 | 1034343-98-0 | 966627 |
纳米材料或纳米载体材料用于阳极材料与阴极材料
燃料电池的阳极（也称为负极）是燃料电池中氢气氧化（或其它燃料）发生反应的地方，而阴极（也称为正极）是氧气还原反应（ORR）发生的地方。电极材料需要具备良好的电化学活性、导电性、耐腐蚀性和稳定性。在选择电极材料时，需要考虑燃料电池的操作条件、预期的寿命、成本以及燃料类型（如阳极材料需要考虑燃料种类如氢气、甲醇、乙醇等）。以下是一些常用的燃料电池电极纳米材料或者纳米载体材料：| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Ruthenium on carbon, Ru: ≥5% 钌碳 | 7440-18-8 | 917027 |
| Ruthenium(IV) oxide, 99.9%, trace metal basis 氧化钌(IV) | 12036-10-1 | 185182 |
| Platinum on activated carbon, 5% Pt 铂/活性炭 | 7440-06-4 | 949544 |
| Palladium Nanoparticles [PdNP: 2-3 nm (Gelatin)] 钯碳 | 7440-05-3 | 46-0409 |
| Platinum nanoparticles, 20% on carbon black (surfactant and reactant-free) 铂黑，20％炭黑（表面活性剂和无反应物） | 7440-06-4 | 78-3032 |
| Titanium carbide, 97%, reagent grade, nano-ceramic powders 碳化钛 | 12070-08-5 | 9073444 |
| Vanadium(IV) carbide, 99.9%, ≤3 μm, metal basis 碳化钒(IV) | 12070-10-9 | 402541 |
| Boron carbide 碳化硼 | 12069-32-8 | 040504 |
| Titanium nitride, 99.5%, metal basis, grain size: 1 - 3 μm 氮化钛 | 25583-20-4 | 202536 |
| Titanium carbonitride, 99%, trace metal basis, 1 - 2 μm 碳氮化钛 | 12654-86-3 | 591723 |
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 0.55 - 3.74 nm, diam.: 0.5-3μm, layers: <10 石墨烯 | 1034343-98-0 | 966627 |
| Graphene oxide, 99%, reagent grade, thickness: 0.55 - 1.2 nm, diam.: 0.5 - 3 μm, layers: ＜3 氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 934143 |
| Reduced graphene oxide, ≥98 wt% 还原型氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 940986 |
| Nitrogen doped graphene, 98%, SSA: 100 - 300 m2/g, layers：≤3 氮掺杂石墨烯 | 1034343-98-0 | 900324 |
| Carbon nanotubes, single-walled, 95%, reagent grade, diam.: <2 nm, length: 1 - 3 μm 碳纳米管, 单壁式 | 308068-56-6 | 977980 |
| Titanium carbide, 97%, reagent grade, nano-ceramic powders 碳化钛 | 12070-08-5 | 9073444 |
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