科创中国

针对聚合物膜燃料电池中电催化剂材料高成本、易一氧化碳中毒（CO）的问题，本课题组采用简单、重复性好且可批量化生产的方法进行了低钯含量Pd-WO3阳极氢气氧化反应电催化剂，和无铂的铁基阴极氧还原反应电催化剂的可控制备，目前已经实现了催化剂的小批量化制备（10000mg/批次），小批量化制备的催化剂其微观结构和晶粒尺寸分布均匀，具有一致的电催化反应活性。以该低钯含量的Pd-WO3/C复合材料为阳极催化剂时，电池表现出1.33W/cm2的功率密度，优于商用20 wt.%Pt/C和20 wt.%Pd/C，并在含有1000ppm CO杂质的混合氢气为阳极燃料时，该阳极催化剂表现出良好的抗一氧化碳中毒性能。所制备的无铂的铁基非贵金属催化剂为阴极时的单体电池输出功率密度达到0.87 W/cm2，经过20h运行后性能衰减低于10%。特别是，以所制备的Pd-WO3/C复合材料为阳极以铁基非贵金属为阴极时，电池的输出功率密度达到0.5W/cm2以上。

① 与商用20 wt.%Pt/C和20 wt.%Pd/C相比，该阳极催化剂的贵金属含量更低(15 wt.% vs. 20wt.%)，最大功率密度更高(1.33 W/cm2 vs. 1.25 W/cm2和1.00 W/cm2)，抗CO性能更优(保留73% vs. 15%和18%)。阴极催化剂不含贵金属，经过500,00s的稳定性测试后性能衰减低于10%，由于目前报道的同类铁基非贵金属催化剂。 ② 与***.***.2022,e202208040（中国科学技术大学）报道的碱性条件下的Co-MoNi4催化剂相比，本课题组发展的催化剂是应用于酸性条件，更贴合当下以质子交换膜燃料电池为主的市场现实。 ③ 与Journal of the American Chemical Society, 2022, 144(21): 9292-9301（厦门大学）报道的Ru-RuO2/TiO2催化剂相比（仅有半电池性能），而本课题组的催化剂已经从半电池走向电池器件，已经验证了真实燃料电池工作条件下的性能。

催化剂产品的生产技术涉及材料科学、结构化学、有机化学、工业催化、自动控制等多个技术领域，具有多学科、相互渗透、交叉应用的特点，生产工艺复杂，技术难度高。该项目可以用于聚合物膜燃料电池中电催化剂材料。

施剑林 研究员：中国科学院院士，首批“百人计划”，国家杰出青年基金获得者（1996），教育部长江特聘教授（2008），国家“万人计划”领军人物。长期从事先进陶瓷制备科学与烧结理论、介孔结构纳米材料可控合成与催化和生物应用研究。发表SCI论文600余篇，他引62,000余次，H-index为138，2015年起每年入选全球高被引科学家。以第一完成人获国家自然科学二等奖（2011）、上海市自然科学一等奖（2008、2014）和科技进步一等奖（2009）等奖励。 崔香枝 研究员：2009年博士毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所，长期从事能源电催化材料的设计合成及其在聚合物膜燃料电池、电解水制氢等方面的应用研究。已在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.等国际期刊上发表SCI学术论文多篇，获授权专利18项。承担国家级项目、省市级项目、企业合作等项目多项。入选中科院特聘研究骨干，中科院青促会会员，上海市汽车零部件协会燃料电池产业专家。

省市级项目、企业合作等项目，该阳极催化剂表现出良好的抗一氧化碳中毒性能，具有较大的市场前景。全球与中国燃料电池催化剂行业调研报告以历史规模发展趋势为基础，结合行业发展环境和市场动态，对预测期间燃料电池催化剂市场趋势做出了合理预测。报告预计全球电池催化剂市场在预测期间将以10 %的复合年增长率增长，并预测至2028年全球电池催化剂市场总规模将会达到万 亿元。

技术转让