李成煜:贺利氏已开发出低铱载量催化剂


     2022810-11贺利氏公司的李成煜到会并发表《PEM电解水中的贵金属催化剂应用》的演讲。他从贵金属催化剂在PEM电解水的应用方面进行了阐述。


李成煜:贺利氏已开发出低铱载量催化剂



  李成煜表示,氢气在工业中的主流应用大致分为两种类型,一种作为电解能源,作为合成燃料和润滑油的一个原料;第二种是氢气作为非能源型,主要用于大化工这一块可以用于合成各种各样不同的化学品。全球的氢气市场一年大概在1000多亿美元,其中绝大多数的氢气都是产自于甲烷、水蒸气重整,也就是说我所谓的灰氢,它是会产生二氧化碳的,这个过程大多数是在大化工、化工厂、石化厂、炼油厂里面进行的。


  “如果说我们对产生的二氧化碳进行捕集,那么这是一个叫蓝氢的概念,当然这只是一个过渡的方案,因为它依然会有二氧化碳的产生,所以我国作为目前全球最大的氢气的生产国以及消费国,为了实现2030碳达峰及2060碳中和的目标,我们需要致力于把灰氢经济慢慢用绿氢将其取代。”李成煜表示。


  贵金属可以用于氢能全产业链。李成煜表示,从最开始的发电阶段,光伏发电上面就会用到很多的银浆的产品,在PEM电解水中也会用到铂金等作为催化剂来使用。在氢气的储运过程中,有液态储氢和固态储氢这两种方式。这两种方式都会用到铂金等贵金属,作为其加氢以及脱氢的催化剂。而在最后端的应用过程中,比如说燃料电池催化剂这一块,就会用到很多的铂金,铂炭催化剂就是以铂金为基础的。


   为什么PEM电解水会越来越受关注呢?李成煜表示,电解水主要有三种方式比较多一点。第一种碱性电解水是比较成熟的,也是工业化比较完善的一个工艺路线。但是它有自身的局限性,它的能量密度以及它的容量会受到一定的限制。关于这两点PEM电解水会表现的非常优异,在能量密度和容量这一块可以做到很大。目前,PEM电解水工艺在欧洲相对比较普及,在国内可能工艺化并没有特别的铺开,这也是我们后续比较关注的一个点。


  另一种就是固体氧化物电解水,这种路径目前处于在实验室的阶段,没有用于工业化,这种方式阴极是用的铂炭催化剂。“在PEM电解水当中对性能影响比较高或者说对成本影响比较高,我们认为是在阳极铱材料这一块。”李成煜强调。


  李成煜表示,PEM电解水它作为可再生资源和后续的发展方向,后面肯定要到G瓦的级别,等到这么大量的时候,如何降低铱材料,并且在降低铱材料的同时还能保证它的性能就是我们非常关注的一个点,我们在这一块做了很多努力和工作以,研发投入也是相当大,我们下一代的催化剂对于目标铱含量,目前大家的共识是认为需要小于0.4g/千瓦载量的情况,这就要求我们要优化铱的使用效率以及提高比功率密度。


  据悉,贺利氏开发了一种含铱的催化剂,铱的载量只有0.3毫克/平方厘米。通常情况下,市场上比较常见的氧化铱等材料,铱的载量是2.5毫克/平方厘米,贺利氏和市场情况下铱的载量差了8倍之多。性能上面来看,同样电压的情况下,新一代产品在降低铱载量的情况下反而能达到更好的性能。


   据悉,欧洲提出2030PEM电解水产能达到40GW2025年是在15GW。假设这个数字会可以实现,2025年我们的碱性电解和PEM电解水可以做到642035年做到55,在这个量级上大家都是用铱黑作为一个催化剂的话,我们可以看到每年的消耗量对于铱的需求大概能达到25吨左右,作为一种贵金属,目前全球的铱产量只有7-8/年,所以这个是远远不够的。“如果使用氧化铱作为催化剂,它可以把铱的使用量、需求量降低30-60%,可以做到10-15吨。在2030年的时候,如果使用负载型的氧化铱或者合金进一步的降低铱含量,可以把铱的含量降低到每年5吨左右,这样比较匹配于我们现在产能的情况,基于全球铱氢产能的情况,我们做了各种研发,开发出新一代的低铱载量的催化剂。”李成煜强调。


  贺利氏从2014年开始成立了燃料电池部门,致力于研发燃料电池以及CCM2016年成立了电解水的研发团队,2018年把这个研发团队整合进了贺利氏贵金属的全球业务单元,主要做一些燃料电池以及PEM电解水催化剂的销售。2020年贺利氏相当于成立了一个全新的产品线或者装机业务线叫氢能系统,主要就是致力于燃料电池、PEM电解水贵金属催化剂的产品以及其回收。


  贺利氏是一家德国的家族企业成立于1660年,2020年已经是一个产品和业务非常多元化的全球公司。在2060年,中国碳中和之年,也是贺利氏家族诞辰的400周年,将会成为一家非常老牌的德国企业。目前,贺利氏在全球总的营销收入一年295亿欧元,刚刚荣获财富500强的第408名,贺利氏在全球有12个以市场为业务导向的全球业务单元,分布于40多个国家,有100多个子公司,全球的员工数有16000多人。


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原文始发于微信公众号(氢燃料电池汽车网):李成煜:贺利氏已开发出低铱载量催化剂

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作者 808, ab