ENGINEERED CARBON SUPPORT(ECS) & PRECIOUS-METAL-FREE CATALYSTS(PMF)

Page 1:パハリトパウダー LLCは、主に燃料電池車（FCEV）用の燃料電池について、性能を改善し、コストを低減し、耐久性を向上させる材料を製造しています。パハリトパウダーの製品群は二つあります:エンジニアード・カーボン担体 (ECS) は、自動車産業用に、性能と耐久性の改善を、現在使用されているカーボン担体のシステムよりも大幅に安く達成するもので、コスト重視のFCEVの製造にとって極めて重要です。貴金属フリー (PMF) 触媒は、最も低いキロワットあたりの価格での性能と、十分な安定性を必要とする、現行および次世代の用途に向けたものです 。パハリトパウダーの材料は、触媒に必須の要素について次のような良好な特性を示します。:パハリトパウダーの材料の始まりは、ヴァリポア（VariPoreTM）製造基盤技術で、このシステムは触媒の最適化のために気孔や粒径を目的に合わせて制御するものです。統合的な枠組みで触媒を処理することにより、パハリトパウダーは、従来あまり制御できなかったカーボン担体の弱点を、より進歩した材料とプロセスにより克服し、活性、耐久性、安定性を改善しています。下の図Aの左のグラフは、気孔径が調節できることを示し、従来の担体システムよりも優れた気孔サイズ制御ができることを反映しています。下の図Aの右のグラフは、カーボン腐食耐性向上のためにグラファイト化率を上げるプロセスを反映したもので、表面積700m2/gでありながら、G/D比率は業界標準のグラファイトに近づいております。エンジニアード・カーボン担体(ECS)厳しい自動車用燃料電池用途に設計されたものであるとともに、ECS 材料は、はるかに少ない白金担持量で、従来の対策ではできない、重要な性能改善を提供します。従来の触媒処方では、白金は急速に劣化し、システムの出力や寿命に影響します。パハリトパウダーのECSに基づき開発された触媒は、低白金担持量においても、はるかに改善された耐久後（EOL）の性能を示します（そのEOLの性能は場合により業界標準の処方の耐久前（BOL）性能を上回ることもあります）。ECS 材料は、製造するのに安価であり、大量生産にすぐにスケールアップでき、これらは費用効率が高い広範な燃料電池採用に究極に必要とされる条件を満たすものです。図Bは耐久後（EOL）の開回路電圧（OCV）特性が、通常入手できる業界標準の触媒と比較して、高いことを示しています。図Cは、パハリトのECSに30wt％Ptを載せた触媒が、従来のカーボン担体に60wt％Ptを載せた触媒と比べ、標準の自動車業界の加速耐久試験後に、性能がよいことを示しています。エンジニアード・カーボン担体(ECS)および貴金属フリー触媒(PMF)材料技術概要活性－ECSは、低白金担持で、カーボン担持白金と同等以上の性能を、特に耐久後に示します。PMF製品は、性能はそれほど高くないものの、全くの貴金属フリー触媒としては業界トップの出力密度を達成します。は、カーボンコロージョン耐性について最適化されており、標準のカーボン担持白金触媒よりも、高い耐久試験後（EOL）性能を示します。安定性－材料設計カーボン担体（ECS）および貴金属フリー（PMF）材料ともに、良好な経時安定性を示します。FIGURE BFIGURE CFIGURE A1 FIGURE A20.30.40.50.60.70.80.910 0.5 1 1.5 2I  (A/cm2)E (Volts, iR uncorrected)30Pt/ECS BoL30Pt/ECS EoL60Pt/C BoL60Pt/C EoLECSadvantage0.80.850.90.9510.01 0.1 FIGURE BELECTRODE CONSTRUCTION: XL NAFION, 45WT% 1100 EWCATHODE: 0.1MGPT/CM2CATALYST, 29BC GDL, 100% RH, 2BARG AIREOL: AFTER 5,000 CYCLES OF 1-1.5V CARBON CORROSION ACCELERATED TESTFIGURE CELECTRODE CONSTRUCTION: XL NAFION, 45WT% 1100 EW, 29BC GDLCATHODE: 0.1MGPT/CM2CATALYSTANODE: 0.05MGPT/CM2OPERATING: 100% RH, 1.5 H2:2.5 AIR, P =2BAREOL: AFTER 5000 CYCLES OF 1-1.5V CARBON CORROSION ACCELERATED TESTBJH, Desorption0123456780 5 10 15 20Pore diameter, nmDv(Logd) AA ECDEFRaman1000 1250 1500 1750 2000Rel, 1/cmIntensity,normalizedECSXC72graphiteD G

Page 2:特許および知的財産の状況パハリトパウダーの製造技術、PMF触媒、エンジニアード・カーボン担体は、認可済および出願中の、米国および国際特許によってカバーされており、以下の特許を含みます。7,678,728 (US) 9,425,464 (US) 2013290185 (Australia)8,252,711 (US) 9,570,761 (US)当社の知的財産は、一流の米国大学および国立研究所と協力し、米国エネルギー省の支援を受けて、開発したものです。代表的発表論文:Representative Papers:1. Highly stable precious metal-free cathode catalyst for fuel cellapplication10.1016/j.jpowsour.2016.07.0872. Oxygen Binding to Active Sites of Fe–N–C ORR ElectrocatalystsObserved by3. Ambient-Pressure XPS 10.1021/acs.jpcc.6b117214. Spectroscopic insights into the nature of active sites in iron–nitrogen–carbon electrocatalysts for oxygen reduction in acid 10.1016/j.nanoen.2016.03.0255. PGM-free Fe-N-C catalysts for oxygen reduction reaction: Catalyst layer design 10.1016/j.jpowsour.2016.06.0986. Structural and mechanistic basis for the high activity of Fe–N–C catalysts toward oxygen reduction 10.1039/C6EE01160H7. Effect of silica morphology on the structure of hard-templated, non-precious metal catalysts for oxygen reduction 10.1016/j.apcatb.2016.05.0388. Modeling of Low-Temperature Fuel Cell Electrodes Using Non-Precious Metal Catalysts 10.1149/2.0311510jesこれらの論文は www.pajaritopowder.com/resources からリンクできます。PMF (貴金属フリー) 触媒パハリトパウダーの世界トップレベルの貴金属フリー触媒は、特許化された処方と製造プロセスを特徴とし、高表面積、均一な構造、低不純物含有量を実現しております。空気中での安定性と連続運転、良好な耐久性を意図しております。右の図Dは、2年間にわたる電流密度における技術的進歩改善を示し、0.8Vにおいては0.1A/cm2以上改善し、OCVは0.957Vとなりました。カーボン担持白金と比較して活性は低いものの、完全に貴金属フリー（PMF）の触媒の出力密度の急速な改善は、近い将来には中程度の出力密度の応用で低コストの触媒についての解決策を、長期には貴金属を代替する可能性を提示します。有機の前駆体が、ヴァリポア（VariPoreTM）プロセスを用いて製造された、パハリトパウダーの合成カーボンの構成要素を作り出します。その結果、相対的に高い活性をもち、例外的に高い安定性と良好な耐久性を持ち、しかも白金系の触媒よりも製造コストが大幅に低い、特別な材料ができます。貴金属フリーの酸素還元触媒の安定な活性点を見つける、大がかりな再構築の検討の結果、パハリトパウダーは従来にない性能と安定性をもつ触媒を作製しました。右下の図Eは、100時間以上のテストによって、PMF触媒の安定性を示すものARPA-E Award DE-AR0000688(供与先)パハリトパウダー, LLCプロトン・オンサイトEWII (旧 IRD)ノースイースタン大学ニューメキシコ大学水電解用触媒パハリトパウダーは最近プロトン交換膜（PEM）水電解装置用の触媒開発を開始しました。PEM水電解触媒開発は、主として社内検討の初期の段階ですが、一部のお客様やパートナーには開発サンプルをお出しします。PEM水電解用の触媒開発の他に、パハリトパウダーは、ARPA-E 協力協定(Award DE-AR0000688)により、パートナーと協力して、アニオン交換膜（AEM）の電極用に触媒を開発しております。AEM技術はPEMと比べてそれほど進歩しておりませんが、オンサイト、オンデマンドで水素を発生するAEM 水電解装置は、少ない設備投資で製作できる可能性があり、現状の水素ボンベによる供給や貯蔵に比べてずっとコスト競争力が高くなりえます。AEM水電解装置のコスト競争力を高くするには、性能を落とさずにカソードの白金量を減らすことが必要で、パハリトパウダーがARPA-Eで現在進めている重要な点です。0.80.820.840.860.880.90.920.940.960.9810 0.05 0.1 0.15I (A/cm2)E(Volts,iRuncorrected)Pt/COCV = 0.957VFIGURE D – PMF TECHNICAL PROGRESS00.10.20.30.40.50.60.70.80.910 20 40 60 80 100 120Time on line, HrsI(A/cm2)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91E(Volts,iRuncorrected)CurrentVoltageFIGURE E – PMF3600 Osuna NE Ste 309, Albuquerque, NM 87109USAPhone: 1 505.293.5367 Fax: 1 505.244.8040www.pajaritopowder.com