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【熱點應(yīng)用】XRF在燃料電池膜電極中的應(yīng)用

馬爾文帕納科 2022-07-18 | 閱讀：1761

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熱點應(yīng)用 - 燃料電池膜電極催化元素分析

膜電極催化元素含量分析

對燃料電池性能的影響

質(zhì)子交換膜燃料電池中常用超細(xì)鉑(Pt)作為膜電極的催化活性中心，其中鉑(Pt)的含量直接影響電極的電催化性能和電池成本。因而，如何高效準(zhǔn)確的對Pt的擔(dān)載量進行測定，對于降低電池成本和評價電極性能有切實的工作價值。

XRF技術(shù)應(yīng)用于膜電極催化元素分析

目前來說，Pt的擔(dān)載量大都是通過電極制備過程中加入的物料量或是電化學(xué)的循環(huán)伏安法中氫(H)的脫附峰面積來間接計算獲得的。但是由于工藝過程和反應(yīng)機理的復(fù)雜性，這兩種測試方法一方面由于其間接計算的特性使其與實際數(shù)值存在差距，另一方面也難以應(yīng)用于生產(chǎn)過程中復(fù)雜的質(zhì)量控制。

XRF作為一種快速且無損的物理分析方法，通過簡單的校準(zhǔn)即可獲得可靠的Pt擔(dān)載量信息，且不需要類似于其他光譜分析或者電化學(xué)分析方法一樣復(fù)雜、易引入誤差的前處理步驟，XRF技術(shù)也是唯一一種可以實現(xiàn)膜電極生產(chǎn)線直接在線監(jiān)控Pt擔(dān)載量的分析技術(shù)。因此，在2020年發(fā)布的《T/CAAMTB 12 膜電極測試方法》標(biāo)準(zhǔn)中，XRF法被指定為Pt擔(dān)載量標(biāo)準(zhǔn)測試方法。

對于XRF來說，Pt含量分析并不是一個陌生的應(yīng)用。

在新能源汽車成為口口相傳的朝陽產(chǎn)業(yè)的同時，同樣出于環(huán)境保護的目的，中國機動車市場上符合國4、國5、國6燃油排放標(biāo)準(zhǔn)接踵而至。負(fù)載了昂貴的鉑、鈀、銠的三元催化劑被用于轉(zhuǎn)化汽車尾氣中的有害氣體以滿足不斷升級的標(biāo)準(zhǔn)要求。

對于如此昂貴的原材料，其生產(chǎn)控制和回收中離不開XRF的身影。特別是對于復(fù)雜的催化劑回收來說，由于難以追溯其生產(chǎn)工藝，樣品多變、復(fù)雜的基體和寬泛的濃度范圍對于傳統(tǒng)的濕法化學(xué)分析來說，無疑是一個極大的挑戰(zhàn)，而XRF分析技術(shù)卻可以通過巧妙的校準(zhǔn)，實現(xiàn)極佳準(zhǔn)確性和廣泛適用性的兩者兼得。

馬爾文帕納科XRF三元催化劑分析案例

下圖中展示了馬爾文帕納科XRF光譜儀對回收三元催化劑進行表征的工作曲線例圖，有證物質(zhì)比對結(jié)果列入下表。

馬爾文帕納科XRF質(zhì)子交換膜分析應(yīng)用

相對于回收催化劑的復(fù)雜基體，質(zhì)子交換膜中的Pt擔(dān)載量分析具有基體簡單易校準(zhǔn)的優(yōu)勢。根據(jù)Pt的信號能量特點，同樣可以得知質(zhì)子交換膜中常見的Pt擔(dān)載量的信號強度相對于回收催化劑要高一個數(shù)量級以上，因而常見的XRF均可以滿足Pt擔(dān)載量的分析靈敏度要求。

在不同的應(yīng)用場景下，手持式XRF、臺式XRF和集成式XRF可以滿足不同的使用需要。

得益于公司七十多年的X射線分析儀器技術(shù)積累，馬爾文帕納科為多變且高精度的Pt擔(dān)載量分析需求提供了集成化的解決方案。Epsilon1臺式XRF能譜一體機不僅可以在沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的情況下對不同配方的交換膜進行校準(zhǔn)和分析，而且可以在極短時間內(nèi)給出高精度的分析結(jié)果，典型分析精度如下表所示。

Epsilon 1

臺式XRF 能譜一體機

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關(guān)于馬爾文帕納科

馬爾文帕納科的使命是通過對材料進行化學(xué)、物性和結(jié)構(gòu)分析，打造出更勝一籌的客戶導(dǎo)向型創(chuàng)新解決方案和服務(wù)，從而提高效率和產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。通過利用包括人工智能和預(yù)測分析在內(nèi)的最近技術(shù)發(fā)展，我們能夠逐步實現(xiàn)這一目標(biāo)。這將讓各個行業(yè)和組織的科學(xué)家和工程師可解決一系列難題，如最大程度地提高生產(chǎn)率、開發(fā)更高質(zhì)量的產(chǎn)品，并縮短產(chǎn)品上市時間。