12年
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鉑碳回收,失效鉑碳催化劑回收的失效機制
鉑碳催化劑失活主要包含三種路徑:
鉑顆粒燒結:高溫下(>80℃)奧斯特瓦爾德熟化導致粒徑從3nm增長(cháng)至10nm,活性位點(diǎn)減少50%以上;
碳載體腐蝕:燃料電池啟停工況(1.0-1.5V)下碳氧化生成CO?,載體質(zhì)量損失達30%;
毒物吸附:硫化物(H?S)使鉑表面形成Pt-S鍵(結合能2.3eV),完全阻斷活性位點(diǎn)。
研究顯示,汽車(chē)燃料電池堆運行5000小時(shí)后,鉑質(zhì)量比活性(MA)從0.3A/mg降至0.1A/mg,回收價(jià)值凸顯。
鉑碳回收,離子交換樹(shù)脂的選擇性吸附
采用Lewatit MonoPlus TP214強堿性樹(shù)脂回收浸出液中的鉑:
吸附性能:pH=1.5時(shí)對[PtCl?]2?的飽和容量達120mg/g;
競爭離子:Fe3?存在下選擇性系數K_Pt/Fe=150;
洗脫再生:5%硫脲+1M HCl溶液解吸率>99%。
德國拜耳公司的工業(yè)化裝置顯示,樹(shù)脂可循環(huán)使用200次以上,鉑回收成本降低40%。
鉑碳回收,納米鉑碳回收技術(shù)難點(diǎn)
納米級鉑顆粒(<10nm)易在回收過(guò)程中團聚,導致活性下降。中科院過(guò)程所發(fā)明聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保護法,在酸溶時(shí)維持顆粒分散。透射電鏡顯示回收后鉑顆粒平均粒徑僅增長(cháng)2nm。該技術(shù)已應用于貴研鉑業(yè),所產(chǎn)納米鉑用于藥物合成。另一突破是膜過(guò)濾濃縮技術(shù),用100kDa超濾膜回收溶解態(tài)鉑,效率提高20%。
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