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。