普及FCV必須降低催化劑用量

如何改善耐久性 竹內介紹說，削減鉑用量的方法之一是改善催化劑的耐久性。耐久性提高
，就能防止劣化
，從而減少鉑的用量。PEFC的催化劑一般采用在碳載體上吸附鉑的材料。因此，要想提高催化劑的耐久性
，需要分別提高鉑和碳載體的耐久性。 FCV的燃料電池在起步
、停止、負載變動以及勻速駕駛等多種駕駛狀態下使用。氣溫
、濕度和空氣清潔度等使用環境也不恒定，要能在各種環境條件下使用。日產汽車的菅原生豐在“汽車技術會2014年春季大會”上發表的論文中介紹，PEFC的空氣極電位會隨著負載變動在0.6～1.0V的範圍內變化。如果這種變動激烈地反複出現
，鉑會溶解再析出
，使鉑的顆粒變大、催化劑的有效表麵積顯著減少，從而導致催化劑劣化。 起步時也會使催化劑的有效表麵積減少從而引起劣化。這是因為，向充滿空氣的燃料極供給氫氣後

，空氣極的電位會上升到約1.5V。這會導致碳載體發生腐蝕
，使其吸附的鉑顆粒凝聚到一起。而且
，碳載體的腐蝕還會損壞催化劑層的空孔構造，阻礙物質移動。 停車時同樣會出現輕微的催化劑劣化。在這種狀態下，PEFC無wu負fu載zai或huo低di負fu載zai
，空kong氣qi極ji的de電dian位wei會hui升sheng高gao。因yin此ci，雖sui然ran不bu像xiang負fu載zai變bian動dong時shi那na麼me嚴yan重zhong
，但dan鉑bo依yi然ran會hui溶rong解jie，在zai電dian解jie質zhi膜mo中zhong再zai析xi出chu，會hui加jia快kuai電dian解jie質zhi膜mo的de分fen解jie。分fen解jie物wu會hui作zuo為wei雜za質zhi吸xi附fu在zai鉑bo表biao麵mian
，導dao致zhi催cui化hua劑ji的de活huo性xing劣lie化hua。另ling外wai
，關guan於yu雜za質zhi的de吸xi附fu造zao成cheng的de劣lie化hua
，大da氣qi中zhong的de二er氧yang化hua硫liu和he硫liu化hua氫qing也ye是shi劣lie化hua的de原yuan因yin之zhi一yi。 不過，這些隻是劣化現象的一部分，目前還沒有完全掌握催化劑的劣化機理。因此，明確劣化機理、優化PEFC的駕駛條件等抑製催化劑劣化，提高耐久性的研究正在推進之中。豐田的竹內等人就在進行這方麵的研究，他們分析了0.207V以上的電位變化產生的碳載體氧化導致劣化的機理
，通過巧妙控製FCV的駕駛條件
，發現了降低碳載體氧化的可能性。 改進催化劑構造以及非鉑催化劑方麵的研究 此外
，通過改進催化劑的構造來減少鉑用量的研究也在進行中，其中之一是“核殼催化劑”。這種催化劑的表麵由鉑微粒構成，中心部分由其他材料的微粒構成
，通過將部分材料換成其他材料來減少鉑用量。 例如，日本同誌社大學就一直在推進中心部使用鈀的核殼催化劑的研究。這種催化劑以前一次隻能製造幾十μg
，現在開發出了大量製造的方法。 此外還有表麵使用鉑、內部使用鉑合金
，使催化劑的顆粒內部具有成分分布的“納米相分離催化劑”的研究。 另一方麵，不僅是減少鉑用量
，還出現了開發完全不使用鉑的催化劑的動向

，東京工業大學就是其中之一。東京工業大學在帝人、旭化成化學和東芝燃料電池係統等的協助下，開發出了不使用鉑的催化劑“碳合金催化劑”。這種催化劑在主要成分碳中添加了百分之幾的氮等原子，詳細原理尚未公布
，但確認有氧還原活性。