铌在氢经济中的作用

铌在燃料电池和制氢技术中的作用

Robson S. Monteiro（哲学博士）CBMM 高级市场开发专家

随着氢作为一种全脱碳能源的出现，人们对性能更好材料表现出持续需求，从而以高效和负担得起的方式促进其绿色生产，并广泛应用于发电、工业过程和人类移动出行。含铌材料的开发越来越引起人们的兴趣，以使设计更经济、耐用和高效的技术成为可能。本报告将介绍铌的性质及其在 PEM 和碱性制氢转化装置上作为电活性催化材料和载体材料的应用。

2020 年 Charles Hacthett 奖演讲

超高电流密度二硫化铌析氢催化剂

剑桥大学金斯密斯学院材料科学教授 Manish Chhowalla

二维金属过渡金属二硫化合物 (2D TMDs) 是一种廉价且富含地球资源的析氢反应 (HER) 的电催化剂。然而，尽管取得了很大的进展，2D TMD 催化剂的整体电流密度仍比工业铂电解槽 (> 1000 mA-cm-2) 低几个数量级 (~ 10 - 100 mA-cm-2)。结果表明，二硫化铌催化剂在 > 5000 mA-cm-2 电流密度下能析出氢气。我们证明了 NbS2 电解槽阴极能产生 1000 mA-cm-2 的电流密度。

使用含铌氧化物载体的聚合物电解质燃料电池的高耐久性和活性阴极催化剂 

山梨大学 (University of Yamanashi) 燃料电池纳米材料中心，Katsuyoshi Kakinuma 大学

为了将聚合物电解质燃料电池广泛应用于电动移动应用（车辆、火车、船舶等），需提高阴极催化剂的耐久性和活性。目前载于炭黑上的铂催化剂在高电位下不能完全耐蚀。在铌掺杂 SnO2 载体上沉积的铂催化剂具有较高的活性和耐久性，是极具潜力的候选催化剂，且已达到工业发展的目标水平。介绍了这些极具潜力的掺铌载体和催化剂的性能和设计方案。

铌在燃料电池和电解槽催化剂中的实际应用

Barr Zulevi（哲学博士）总裁兼 Pajarito Powder 首席技术官

提高性能和降低催化剂成本是负氢解离能（氢+电）市场增长的关键需求。为了达到成本目标，对材料的要求非常严格，目前已知仅有铂和铱能提供必要的催化性能和稳定性。然而，两者都昂贵且稀有。之前，在铂中添加铌被证明可提高性能并因此减少铂的需求量。由 CBMM 支持的 Pajarito Powder 最近也证明，铌氧化物既适用于减少电解槽所需的铱量，也适用于使用掺铌催化剂载体进一步改进铂基催化剂。

零排放重型应用燃料电池及相关的下一代催化剂材料要求

Shanna Knights，巴拉德动力系统公司技术合作总监

巴拉德动力系统公司在动力和重载应用的燃料电池堆和系统开发方面处于世界领先地位。用于重型应用的燃料电池有望实现高性能、远程、重载和资产的高利用率。最近的研究表明，在未来 10 年内，燃料电池汽车的总拥有成本将变得比电池电动汽车和内燃机商用车更低。这在一定程度上是由于燃料电池系统的成本预计将降低约 70%。虽然这一成就将部分地受到产品数量增加和相关规模经济的推动，但燃料电池技术的进一步改进将通过下一代材料和设计改进来实现。电极中的燃料电池催化剂提供了将燃料转化为动力的关键功能。先进催化剂材料和设计的积极发展，为下一代燃料电池设计降低成本、提高功率密度和耐久性提供了快速进展。本次演讲将介绍当前燃料电池行业的最新情况，重点关注重型发动机的应用，以及这些应用将如何从下一代催化剂材料中获益。

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