电池添加剂

    氢燃料电池是把氢气和氧气化学能直接转换为电能的发电装置,本质是氢 - 电反应堆。它主要由电堆与电控辅助系统构成,电堆包含多种零件,膜电极组件是关键,工作时氢气在阳极氧化放电子,电子经外电路到阴极,氢离子经电解质迁移与氧气反应生成水。其优点众多,如能量转换效率超50%、产物清洁无污染、运行安静、能量密度高;但也存在氢气相关成本高、系统成本高、耐久性待提升、基础设施不完善等不足。

    在应用市场方面,交通领域氢燃料电池汽车是主要应用方向,不过仍处示范阶段,面临车价高、氢气价贵、加氢设施不足等状况,2023年及2024年上半年有一定产销数据。物流运输领域,氢燃料电池叉车、卡车因零排放等优势在特定场所受关注。航空航天领域虽被视为重要技术备选,但尚在研究试验阶段。船舶领域研发应用持续推进,环保优势明显却面临诸多挑战。分布式发电领域,其灵活性高,可作备用或并联电网,在偏远及特定场所潜力大。储能领域,氢储能能解决可再生能源间歇性问题,具有大容量、长周期等优点。

    在氢燃料电池这一前沿科技领域中,质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板作为核心部件,其性能优劣直接关乎电池的整体效能与稳定性。而这些部件的制备与优化离不开特定化学试剂的巧妙运用,这些化学试剂犹如“幕后功臣”,在各自的角色里发挥着独特且不可或缺的作用,深刻影响着氢燃料电池从实验室走向广泛应用的进程,以下将对与这些部件紧密相关的化学试剂展开详细介绍。

一、 质子交换膜

    质子交换膜是氢燃料电池关键组件,具选择性透过功能,只许质子通过以形成电流实现化学能与电能转换。其需高质子传导性、化学稳定性、低气体渗透率与足够机械强度。全氟磺酸膜(如Nafion系列)应用广泛但成本高且高温低湿下性能降;部分氟化聚合物、非氟聚合物(如聚芳醚砜、聚芳醚酮等)及复合膜(如无机纳米材料与聚合物复合)正被研究应用,以克服全氟磺酸膜缺点,提升质子交换膜在不同方面的性能,满足氢燃料电池更广泛的应用需求。

    百灵威可提供多种质子交换膜合成用化学试剂,助力氢燃料电池的发展。相关产品信息如下:

品名 CAS 货号
Poly(tetrafluoroethylene), particle size: 3 - 5 μm
聚(四氟乙烯)
9002-84-0 962436
Hexafluoropropene,trimer
六氟丙烯三聚体
6792-31-0 1270209
2,2'-Azoisobutyronitrile
偶氮二异丁腈
78-67-1 614752
危化品
2-Hydroxy-2-methylpropiophenone, 99%
2-羟基-2-甲基丙苯酮
7473-98-5 165186
Benzoin methyl ether, 98%
安息香甲基醚
3524-62-7 528064
2,2-Diethoxyacetophenone, 97%
2,2-二乙氧基苯乙酮
6175-45-7 131709
Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, 99%
苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦
162881-26-7 133604
2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 97%
2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)
4419-11-8 176290
危化品
Benzoyl peroxide, 98%, reagent grade, wetted with ca. 25% H2O
过氧化苯甲酰
94-36-0 968988
危化品
Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, 99%
(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦
75980-60-8 567999
Benzoin ethyl ether, 99%
安息香乙醚
574-09-4 319287
Hydrofluoric acid, for synthesis,40% w/w in water
氢氟酸
7664-39-3 977758
危化品
Fluorite, naturally occurring mineral, approximately 1.5-4.8mm (0.06-0.19in)
萤石, 天然矿物, 大约 0.06-0.19in
14542-23-5 044373

二、 电催化剂

    氢燃料电池用催化剂对电池性能和效率极为关键,其在工作时加速阳极氢气氧化与阴极氧气还原反应,阳极氢气借此分解为质子和电子,阴极则使氧气与质子、电子结合成水,无催化剂则反应速率过慢难以有效输出电能。阳极常用高活性但昂贵的铂,现正探索非铂及低铂用量方案,阴极常用铂或铂合金,同时过渡金属氧化物和碳材料也在研究之列以提升性能或降低成本。实际应用中要求催化剂有高催化活性以在低温下有效催化反应、良好化学稳定性以耐受酸碱环境腐蚀失活,且需合适载体材料来提升分散性、稳定性并降低用量与成本。

    百灵威可提供多种催化剂合成用金属前驱体、碳前体材料,相关产品信息如下:

品名 CAS 货号
Rhodium(III) chloride, 98%
氯化铑(III)
10049-07-7 398503
Indium(III) chloride tetrahydrate, 98%
氯化铟(III) 四水合物
22519-64-8 956956
Ruthenium(III) chloride, 99%, anhydrous
三氯化钌(III)
10049-08-8 257385
Palladium on carbon, 10% Pd (dry basis), reduced, wetted with 55% H2O
钯/碳
7440-05-3 140328
Palladium(II) chloride, 59% Pd
氯化钯(II)
7647-10-1 250312
Palladium(II) chloride, 99.9%, 59.8% Pd
氯化钯(II)
7647-10-1 257707
Bis(acetylacetonato)palladium(II), 99%
双(乙酰丙酮)钯(II)
14024-61-4 479131
Palladium(II) acetate, 99+% (99.95+%-Pd)
乙酸钯(Ⅱ)
3375-31-3 46-1781
Palladium(II) chloride (99.9%-Pd)
氯化钯
7647-10-1 46-1850
Carboplatin, 98%, reference material
碳铂
41575-94-4 982667
Platinum on activated carbon, 5% Pt
铂/活性炭
7440-06-4 949544
Chloroplatinic acid, Pt ≥37.5%
六氯铂(Ⅳ)酸
16941-12-1 965005
危化品
Platinum, 5% on activated carbon (50-70% wetted powder) Evonik Noblyst? P2058
5%铂碳
7440-06-4 78-1530
Manganese nitrate, for analysis, 50 wt.% solution in H2O
硝酸锰
10377-66-9 406741
危化品
Manganese(II) chloride, 99%, for synthesis
氯化锰(II)
7773-01-5 989592
Aluminum chloride, 98%, for synthesis, anhydrous
三氯化铝
7446-70-0 935644
危化品
Aluminum nitrate nonahydrate, 98+% (ACS)
九水和硝酸铝
7784-27-2 93-1325
危化品
Titanium(III) chloride, Al reduced, 98+%
三氯化钛,铝还原 (TiCl3·1/3AlCl3)
12003-13-3 22-1180
Titanium(III) fluoride, min. 98%
氟化钛
13470-08-1 93-2224
Zirconium(IV) chloride, 98%, anhydrous
四氯化锆(IV)
10026-11-6 293489
危化品
Zirconium(IV) acetylacetonate, min. 97%
乙酰丙酮锆
17501-44-9 93-4005
Iron(III) nitrate nonahydrate, 98%, ACS reagent
硝酸铁(III)九水合物
7782-61-8 487605
Iron(II) chloride, 99.99%, anhydrous
氯化铁(II)
7758-94-3 960107
Ferric chloride, 98%, for synthesis
三氯化铁
7705-08-0 916296
危化品
Iron(III) nitrate nonahydrate, 98%, ACS reagent
硝酸铁(III)九水合物
7782-61-8 487605
Iron(III) nitrate nonahydrate (99.999%-Fe) PURATREM
九水硝酸铁(III)
7782-61-8 93-2672
Chromium(III) chloride, 99%
三氯化铬
10025-73-7 932185
Chromium(II) chloride, 97%, for synthesis
二氯化铬(II)
10049-05-5 946440
Chromium(II) perchlorate hexahydrate, 97%
高氯酸铬(II)六水合物
55147-94-9 508512
Chromium(III) nitrate nonahydrate, 99%
九水硝酸铬(III)
7789-02-8 93-2407

三、 气体扩散层材料

    氢燃料电池用气体扩散层材料是膜电极关键部分,由支撑层(如碳纤维纸等)和微孔层(含导电炭黑与憎水剂)组成。常见材料有碳纸,具高导电、强支撑等优点,是主流;碳布强度高但易变形、成本高;碳纤维无纺布柔韧性好但强度低;金属材料如钛纤维毡有耐腐蚀等特性;碳纳米管可改善性能。其需良好导电导热、高孔隙率且孔径合适、表面平整机械强且柔韧、亲水憎水平衡、化学稳定耐腐蚀,以保障电池气体扩散、水管理、电流传输与热量散发等正常运作并维持结构稳定、延长寿命。

    百灵威可提供的用于气体扩散层材料有:

品名 CAS 货号
Toray Carbon Paper, TGP-H-60, 19x19cm
东丽碳纸, TGP-H-60, 19x19cm
7782-42-5 045356
Toray Carbon Paper, PTFE treated, TGP-H-60, 19x19cm
东丽碳纸, PTFE 处理, TGP-H-60, 19x19cm
/ 045365
多孔自支撑硬碳纸 微孔和介孔以及少量的大孔结构
多孔自支撑硬碳纸 微孔和介孔以及少量的大孔结构
/ 104618
碳布基底材料 厚度:300-400 μm
碳布基底材料 厚度:300-400 μm
/ 104568
碳布/硬碳复合材料 厚度:300-500 μm
碳布/硬碳复合材料 厚度:300-500 μm
/ 104571

四、 双极板材料

    氢燃料电池的双极板功能多元,分隔单电池防气体混合,为反应气体与冷却液供通道并导热,还收集传导电流。常见材料有石墨双极板,具导电性与化学稳定性,但机械强度低、加工复杂;金属双极板如不锈钢、钛合金等,机械强、导电性优、加工好,却易腐蚀需表面改性;复合材料双极板如碳纤维增强聚合物,综合性能佳,机械强、化学稳且导电导热良好。其性能要求涵盖良好导电性、高气体密封性、化学稳定性以及合适的机械强度与热导率,以保障电池高效、安全、稳定运行。

    百灵威可提供氢燃料电池用双极板合成试剂,产品详细信息如下:

品名 CAS 货号
Graphite, 99%, powder
石墨粉
7782-42-5 450621
推荐阅读
纳米材料赋能燃料电池
纳米材料赋能锂电池与钠电池
以“单原子”来推动化学反应
纳米催化,激活能源未来——革新电催化技术,点亮绿色能源梦想