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Ru₇Ni₃/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CO₂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-Ru₇Ni₃/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。

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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