【燃料】EES：在轻型车辆中广泛部署氢氧化物交换膜燃料电池的材料和系统开发需求

氢氧化物交换膜燃料电池（ HEMFC ）是质子交换膜燃料电池（ PEMFC ）的一种有效替代品，并且在堆叠部件材料方面可以节省成本。近日， 特拉华大学 Yan Yushan 、 Reza Abbasi 通过开发一个全面的 HEMFC 系统模型，首次确定并分析了用于轻型汽车应用的 HEMFC 系统成本。

本文要点：

1)   （ i ）作者分析了含碳和无碳贵金属（ PM ）的氧还原反应（ ORR ）和氢氧化反应（ HOR ）电催化剂的体积和基于成本的活性。将 ORR-HOR 电催化剂对的活性纳入 HEMFC 系统成本分析中。含有 PdMo/C 和 Ru ₇ Ni ₃ /C 的 PM 是 HEMFC 系统中的最佳 ORR 和 HOR 电催化；（ ii ）作者基于碳负载的无 PM ORR-HOR 电催化剂对（（ Fe-N-C ） -Ni/N 掺杂的 C ）进行 HEMFC 系统成本分析。作者还比较了基于碳负载 ORR 和 HOR 电催化剂的 HEMFC 和 PEMFC 的系统成本。与 PEMFC 相比， HEMFC 系统具有更低的堆叠成本，但具有更昂贵的设备平衡（ BOP ），从而导致更高的 HEMFC 系统成本。较高的 HEMFC 系统成本是由于电化学驱动的 CO ₂ 分离器（ EDCS ）成本以及较高的加湿管理系统成本，这是由于与 PEMFC 相比， HEMFC 的阴极出口相对湿度较低所致；（ iii ）作者将 HEMFC 系统所需的材料和系统开发成本降低到 $30/kW _Net ，以与基于（ PdMo/C-Ru ₇ Ni ₃ /C ）和（（ Fe-N-C ） -Ni/N 掺杂的 C ） ORR-HOR 电催化剂对的内燃机车辆（ ICEV ）具有成本竞争力。

2)   此外，作者提供了 BOP 成本和电压损失明细，并确定了成本和电压损耗驱动因素。总的来说，该系统分析通过确定 HEMFC 系统中成本和电压损失最高的驱动因素，进而提供实现与 ICEV 完全成本对等的材料和系统开发，以及实现了更有针对性的材料和系统组件开发。

参考文献：

Reza Abbasi et.al Material and system development needs for widespread deployment of hydroxide exchange membrane fuel cells in light-duty vehicles EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE01394D

https://doi.org/10.1039/D3EE01394D

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