【催化剂】我们现在需要的是回收

回收 催化剂

燃料电池汽车自己产生必要的电流。所需氢气的填充以与传统内燃机车辆的燃料供应相同的方式快速进行。
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Industrieanzeiger 2021年6月22日

田中贵金属公司在催化剂膜技术方面的研发成果,使氢燃料电池电解质膜的耐久性提高了四倍。该公司生产的贵金属也用于废气处理催化剂。为了实现更高的可持续发展目标,田中贵金属目前已通过催化剂回收利用的方式,采购了25%至30%的铂金和其他金属。公司已制定未来几年的明确目标,回收将进一步提高。——撰文:贝恩德·穆勒,自由技术撰稿人,现居波恩附近的梅肯海姆

如果没有催化剂,可持续的未来是不可想象的。人们翘首以盼的氢能经济也离不开催化剂。燃料电池将氢气转化为电能,其工作原理是利用空气中的氧气燃烧氢气生成水。这一过程产生的能量随后被输送至电动机,驱动车辆行驶。化学反应发生在涂覆有催化剂膜上。尽管近年来取得了长足的进步,但仍存在一些挑战需要克服。其中之一便是采用聚合物电解质膜的燃料电池中电解质膜的耐久性问题。

“减少”老化原因,“提高”耐用性

田中贵金属该公司利用一种用于纳米粒子/碳催化剂的铂钴合金催化剂解决了这一问题。在燃料电池中使用这种催化剂,可以减少贵金属的使用量,并将导致电解质膜降解的过氧化氢的生成量减半,与使用市售的铂氢电极催化剂相比,电解质膜的耐用性提高了四倍或更多。
本田汽车公司对田中贵金属的性能和耐用性进行了评估,并决定在其燃料电池汽车 Clarity中使用催化剂。
田中贵金属工业株式会社新事业公司董事、常务执行总裁兼总裁(采访时)Toru Shoji 说,公司已经投资 3000 万欧元新建了一座占地 3000 平方米的生产和运输大楼,将生产能力提高了七倍,以 "加快这种新型催化剂的研究和开发"。

田中贵金属不仅会成为制造商,还将成为催化剂开发的合作伙伴,这将带来巨大的机遇,尤其是在德国。

面向“未来”

这家贵金属专家不仅生产催化剂,还为多家公司提供研发服务。该公司尤其看好德国和欧洲市场的巨大潜力。
“我们希望在催化剂开发阶段为公司提供支持,”田中贵金属国际(欧洲)有限公司总经理汤浅健表示。
为了展示燃料电池和氢能社会的潜力和前景,田中贵金属启动了一项新计划,旨在促进水电解的研究与开发。制氢需要与燃料电池相反的设备:电解槽。电解槽将水分解成氢气和氧气,其工作原理与燃料电池完全相反。水电解采用催化剂涂层膜(CCM)进行。作为这项新计划的一部分,该公司已开始提供CCM样品,用于评估水电解电极催化剂。

尾气净化今后也将成为问题

电动汽车和燃料电池汽车无疑是未来发展的方向,但内燃机汽车至少在未来十年内仍将继续生产——通常是混合动力汽车——而且清洁排放仍将是一个问题,尤其是在法规日益严格的地区。
由于目前尚无替代品,催化剂中使用的贵金属铂、钯和铑的需求呈指数级增长。这导致原材料交易价格反复剧烈波动,尤其是铂和钯,在某些市场的价格甚至部分受到投机者衍生品交易的影响。这不仅对制造商造成不利影响,也令所有相关方感到沮丧,并可能导致供应短缺。这似乎是一个致命缺陷,因为它可能会阻碍向可持续技术的转型。

催化剂促进燃料电池内部的化学反应,但自身不会被消耗。
田中贵金属回收催化剂中所含的贵金属,目前已满足所需量的 25% 至 30%。

催化剂回收成为关注焦点

应对价格剧烈波动的方法之一是回收利用。田中贵金属自上世纪80年代末以来就一直从事汽车废气处理催化剂的回收,当时第一批配备催化剂汽车达到了使用寿命的终点。
理论上,可以通过回收来回收所有使用的贵金属催化剂因为催化剂能加速化学反应但自身不被消耗。由于这三种贵金属在催化剂中的含量极低,因此处理它们的成本高于处理金或银。回收过程包括溶解粉碎后的物料,然后将贵金属吸附到铜回收上,最后再去除铜。
田中贵金属目前通过催化剂回收满足其25%至30%的需求。未来几年,这一比例需要提高,公司认为40%至50%是一个现实的目标。“我们最初开展回收业务是为了避免受市场价格波动的影响,”公司业务战略经理安德鲁·法利表示,“如今,我们不仅证明了我们开发的技术不会浪费资源,而且还在以可持续的方式运营这项业务。”

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