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氫燃料電池中技術最成熟的是質子膜燃料電池(PEMFC)，催化劑作為質子交換膜氫燃料電池膜電極(MEA)的關鍵材料之一?，決定了電池的放電性能和壽命。

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燃料電池催化劑種類

目前氫燃料電池的催化劑主要分為以下三個大類：

1.鉑(Pt)催化劑

鉑(Pt)具有良好的分子吸附、離解特性，因此鉑催化劑成為最理想、也是當前唯一商業化的催化劑材料。

2.低鉑催化劑

通過在鉑催化劑中添加其他元素或化合物制成，旨在降低鉑的使用量，同時提高催化劑的活性、穩定性和耐久性。

3.非鉑基催化劑

主要包括鈀基催化劑、非貴金屬催化劑和非金屬催化劑。非貴金屬催化劑包括鐵、鈷、鎳等，非金屬催化劑中最常見的是碳基催化劑，如碳納米管、碳纖維、石墨烯等。

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常見催化劑分散設備

理想的催化劑分散狀態是粒徑小且分布窄的團聚體，這樣有助于盡可能多地暴露催化劑，提升催化劑的利用率，同時也有助于形成良好的導電網絡。目前，已見報道的有超聲分散、球磨分散、高速剪切分散、高壓均質化分散等。

1.超聲分散

用超聲分散來制作燃料電池催化劑漿料時，通常先將催化劑用少量水浸濕，再加入乙醇等低級醇的醇水混合溶劑，然后再加入指定配比的離子樹脂分散液，最后開啟超聲波設備進行分散。但超聲過程中產生的高速射流在分散催化劑顆粒的同時也可能導致催化劑顆粒從載體上的脫落和二次團聚，還可能促進催化劑顆粒的溶解和再沉積。

2.球磨分散

球磨分散是通過球磨機的轉動來帶動研磨介質(通常為堅硬的瑪瑙球、二氧化鋯球、不銹鋼球、碳化鎢球等)對被分散物料進行強烈撞擊、碾壓、研磨和混合，從而獲得顆粒細小、均勻性良好的粉體和漿料的過程。值得注意的是，球磨過程中，由于研磨球與研磨罐體、研磨球與被分散物料之間的反復撞擊，碾壓和摩擦，研磨珠會被磨損從而污染被分散物料，因此，在優化球磨分散工藝參數時，應盡量縮短分散時間以減小污染風險。

3.高速剪切分散

實驗測量和數值模擬研究表明，高速剪切分散裝置不僅能通過抽吸作用緩解鉑—碳顆粒的沉降，還能通過狹縫噴射流動來增強混合效果，從而顯著改善鉑—碳顆粒在流場中的分散特性。

4.高壓均質分散法

高壓均質機作為一種短時、快速、高效的動態高壓分散設備，其應用范圍涉及食品、化工、醫藥、生物科技等諸多領域。相比高速剪切分散法、球磨分散法、超聲分散法制取的燃料電池催化劑漿料，經高壓均質處理的催化劑漿料顆粒團聚體粒徑更小，粒徑分布更窄，比表面積更大，表面吸附的離子樹脂更多，催化劑漿料的穩定性更高，最終制取的催化層裂紋更少更平整，而且由于催化劑顆粒表面吸附了更多離子樹脂，催化層的親水性和水的滲透速率更高，電化學性能也更好。

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ATS高壓均質機分散催化劑

安拓思納米技術(蘇州)有限公司成立于2001年，隸屬于上海多寧集團，深耕行業二十多年，是一家專業從事精細化工、新能源材料等納米制備設備與工藝輔助，集技術研發、生產、銷售于一體的高新技術企業。作為國產第一高壓均質機品牌，ATS為全球客戶提供高性能、高安全、高可靠的納米漿料分散方案。

ATS提供從實驗型到大型生產不同階段需求的設備及技術解決方案，經ATS高壓均質機分散后的P/t催化劑漿料平均粒徑290.5nm，粒徑分布窄。

以上數據來源于ATS復雜制劑中心

參考文獻:夏國鋒,徐東紅,方帥男.燃料電池催化劑漿料分散設備研究 [j].信息記錄材料,2024(11)