加快向氢社会的过渡

能源与氢能社会 催化剂

田中贵金属工业催化剂是支撑向氢能社会转型的一项关键技术。

来源:2025年2月19日
“准备加速向氢能社会转型”(《日本时报》)

日本领先的燃料电池催化剂制造商田中贵金属工业工业株式会社正在扩大其产能,以支持向更绿色能源的转型。

贵金属将在氢能社会中扮演重要角色。例如,铂基催化剂是燃料电池生产的关键。总部位于东京的田中贵金属工业株式会社自20世纪80年代以来一直致力于燃料电池催化剂研发。该公司充分利用铂金和其他贵金属的独特性能,作为一家全球性企业,积极投身于构建更可持续发展的世界。

最高级别的前瞻性

田中贵金属工业工业株式会社创立于139年前的明治时期(1868-1912年),最初是一家货币兑换企业。后来,公司开始从事铂金贸易,并成为日本首家成功生产催化剂用铂金网企业。如今,作为贵金属制品行业的领军企业,田中贵金属工业工业株式会社的业务主要涵盖三大领域:先进工业材料、金银条块及金币等资产产品以及珠宝首饰。

田中贵金属工业工业株式会社在美国、德国以及亚洲各地(包括新加坡、马来西亚、泰国、中国、韩国和台湾)设有基地和附属公司。凭借其先进的技术能力和国际网络,该公司提供从贵金属采购到开发、制造、销售和回收综合解决方案。

田中贵金属工业株式会社
代表董事、执行副总裁
多田智之

田中贵金属工业株式会社约30年前成立了燃料电池催化剂研发部门,并于2013年成立了燃料电池催化剂研发中心,此后一直致力于建立大规模生产体系。此外,为响应日益高涨的全面实现氢能社会的呼声,该公司于2018年决定扩大产能。目前,该公司面临的下一个挑战是建立海外生产基地,并计划于2026年开始在中国生产面向中国市场的燃料电池电极催化剂。

“我们最初是从制造催化剂材料开始的,然后开始致力于开发燃烧催化剂和燃料电池催化剂,”田中贵金属工业株式会社代表董事兼执行副总裁多田智之说道。该公司从早期就专注于燃料电池开发和氢能。

“虽然当时投资氢领域是冒险,但本公司预见到了氢社会的到来。” Tada先生回忆道。

与此同时,田中贵金属工业的科学技术团队也开始研究贵金属在医药领域的应用,例如癌症治疗药物。秉持着“有朝一日成为为人类健康和生活做出贡献的催化剂制造商”的愿景,该公司迈出了研发氢能社会所需材料的漫长征程的第一步。

实现清洁排放的核心技术

燃料电池,正式名称为固体高分子形燃料电池(PEFC),其副产物仅为水,不排放任何污染物,包括二氧化碳。铂基催化剂是维持PEFC性能的关键要素。

催化剂是一种能促进化学反应而自身不发生变化的物质,"Tada 解释说。'PEFC需要在低温下进行反应,而较高活性催化剂(如铂)则需要促进这种反应。其他催化剂材料,包括非金属材料,都已被研究过,但它们的性能无法与铂相提并论"。

田中贵金属在日本燃料电池催化剂领域确立了领先企业的稳固地位,是因为其为日本住宅燃料电池系统 ENE-FARM *1开发的铂钌催化剂取得了成功。

“这一发展是一个转折点,决定了我们在日本市场的领先地位,”多田回忆道。“如果我们没有开发出这种催化剂,ENE-FARM可能永远不会成为现实。这一成功也让我们有信心拓展海外市场。”

据多田称,所有公司都使用铂和碳作为燃料电池的催化剂,但田中贵金属工业拥有一个关键优势:将铂均匀分散在碳上的先进技术。

“本公司基于冷静的判断,以长期且战略性的姿态支撑着市场的成长。
可俯瞰整个市场的领先企业。”

先驱者的优势

其他公司都在效仿田中贵金属工业的分散技术,但该公司具有先行者的优势。

“我们的催化剂是纳米级粉末,客户将其加工成薄层,”Tada解释说。“由于我们一直是高品质催化剂生产和销售的先驱,客户的加工工艺,或者说‘配方’,都是针对我们产品的特性进行优化的,这使得他们很难转向其他供应商。”

该公司通过与全球开发商合作并积极共享技术,促进了技术创新。目前,这种方法被称为“开放式创新”,我们积极向客户提供自己的专业知识。

“我们直接与客户沟通,指导他们如何使用合适的配方加工催化剂,并让他们亲身体验产品的性能是否符合预期,”多田说道。通过这种客户支持与产品研发相结合的方式,田中贵金属工业工业加深了与客户的沟通,并收集了反馈意见,从而进一步改进了产品。

氢社会的挑战

Tada先生指出,氢气采购,确保可持续性和高成本问题是实现氢气社会的主要挑战。

“氢气是一种二次能源,因此与石油等化石燃料不同,它需要以某种原材料为原料生产,”多田说。“使用天然气或化石燃料作为原材料生产氢气,或者通过电解水生成,都需要耗费巨大的成本和时间。同样,从海外采购氢气也是一项沉重的负担。此外,加氢站的建设以及为其提供的氢气供应基础设施尚未完全建成。”

其中一个主要问题是建立一种从化石燃料中释放二氧化碳的“灰氢”转换为可再生能源中的“绿氢”的方法。

最简单的解决方案是聚合物电解质催化剂水电解(PEMWE),但它也是最昂贵的解决方案之一。

“我们也在致力于开发用于PEMWE的电极催化剂,”多田解释说。“然而,这个过程需要使用一种名为铱的贵金属。铱是一种资源有限且价格昂贵的金属,每克价格约为2万日元。*2因此,我们需要找到高效利用铱的方法。”

为了展示氢能的潜力,田中贵金属工业工业株式会社目前正在其位于神奈川县平塚市的主要贵金属回收厂安装一套500千瓦的燃料电池系统。该系统计划于2026年投入运营,届时将成为日本最大的私人用途燃料电池系统之一,预计将满足该回收厂25%的电力消耗。

由于贵金属资源稀缺,回收一直是田中贵金属工业的核心业务。该公司致力于构建涵盖采购、制造、销售乃至回收等各个环节的全球资源循环体系,并计划进一步加强与矿山的采购关系,以确保贵金属的稳定供应。

田中贵金属工业工业株式会社还从废料、旧产品和各种设备中回收贵金属,并在其自有工厂回收。此外,该公司不断致力于提升产品性能、耐用性和分散技术,以降低铂金的使用量和成本。

开拓未来的资源开发

田中贵金属工业株式会社在材料开发和研究中始终秉持着广阔的视野,不受行业内暂时的潮流或短期趋势的影响。

“它不会受到其他公司大动作的影响,”塔塔先生说。“本公司基于冷静的判断,以战略性且长期的姿态支撑着市场的成长。这是可能的,因为它是一个可以俯瞰整个市场的领先公司。在实现氢社会之前,我们将继续保持坚定的意志。”

此外,塔塔先生强调。“我完全理解氢社会的建立绝非易事。” “即使需要10年20年甚至30年才能实现目标,我们也决心和准备投入足够的研发时间。”

*1:ENE-FARM 是东京燃气公司、大阪燃气株式会社和 ENEOS 株式会社的注册商标。
*2:田中贵金属:截至2025年3月

本文由田中贵金属工业株式会社提供。
https://tanaka-preciousmetals.com/en/

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