在氫能源的領(lǐng)域，一氧化碳的允許限度非常嚴(yán)苛，這種嚴(yán)格程度可以說(shuō)決定著燃料電池能否正常工作。這種氣體究竟會(huì)造成什么不良影響，相關(guān)規(guī)范又是怎樣制定出來(lái)的？讓我們仔細(xì)研究一下。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燃料氫里一氧化碳含量控制極為嚴(yán)苛，限定其不能超過(guò)0.2微摩爾每摩爾，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)非常精細(xì)。具體來(lái)說(shuō)，在一億個(gè)氫氣分子里面，最多允許存在20個(gè)一氧化碳分子。這種近乎苛刻的純度要求，充分體現(xiàn)了對(duì)一氧化碳污染的嚴(yán)格監(jiān)管態(tài)度。在實(shí)際應(yīng)用中，比如在規(guī)模較大的氫能項(xiàng)目里，從開(kāi)始到結(jié)束的每一個(gè)步驟都必須按照這個(gè)規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)和管理。

哪怕只是一絲 0.2 ppm 的二氧化碳含量過(guò)高，都可能造成嚴(yán)重后果。在催化劑受損方面，二氧化碳分子會(huì)牢固地占據(jù)鉑催化劑的活躍位置，從而阻礙氫氣的氧化過(guò)程。在性能降低方面，受損的催化劑會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極的電位上升，使得電池的輸出電壓減少 10 - 15%。長(zhǎng)時(shí)間處在一定量一氧化碳氛圍里，膜電極會(huì)形成碳沉積斑點(diǎn)，最后造成催化劑層脫落失去作用。某些燃料電池汽車，由于一氧化碳含量過(guò)高，運(yùn)行效果會(huì)顯著變差。

一氧化碳的毒性作用有其獨(dú)特的分子原理。在競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程中，CO 和 H? 在 Pt 表面產(chǎn)生吸附競(jìng)爭(zhēng)，并且 CO 的吸附能力遠(yuǎn)強(qiáng)于氫氣，因此會(huì)優(yōu)先占據(jù)反應(yīng)活性中心。從電子角度分析，CO 的 5σ 電子與金屬發(fā)生強(qiáng)烈相互作用，形成了穩(wěn)固的配位化學(xué)鍵。一旦 CO 在表面的覆蓋程度超過(guò)某個(gè)臨界值，氫氣解離吸附的速率就會(huì)顯著減慢。研究人員借助眾多實(shí)驗(yàn)分析，慢慢揭開(kāi)了這些微觀層面的謎團(tuán)。

這個(gè)數(shù)值并非隨意設(shè)定。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到八十?dāng)z氏度時(shí)，含量為0.2百萬(wàn)分之二的CO就能導(dǎo)致Pt催化劑的效能降低超過(guò)百分之五十。此外，一氧化碳具有逐步疊加的影響，即便濃度不高也會(huì)持續(xù)累積造成中毒現(xiàn)象。同時(shí)，燃料電池組是由多個(gè)單元串聯(lián)而成，任何一個(gè)單元的功能下降都會(huì)產(chǎn)生“短板效應(yīng)”。因此，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過(guò)全面考量各種因素后嚴(yán)謹(jǐn)制定的。

要實(shí)現(xiàn) 0.2 ppm 的指標(biāo)，實(shí)際操作中難度很大。以氫氣制造為例，不論采用何種原料或工藝，都必須執(zhí)行繁瑣的提純步驟才能減少一氧化碳的成分。在儲(chǔ)存和搬運(yùn)階段，容器等設(shè)備也可能造成一氧化碳的混入。部分規(guī)模較小的氫能公司，或許會(huì)在達(dá)標(biāo)過(guò)程中面臨資金和技術(shù)方面的阻礙。

在氫能應(yīng)用中，0.2 ppm 的規(guī)范具有重要作用。這并非單純的一個(gè)數(shù)值，而是對(duì)“綠色能源”核心價(jià)值的堅(jiān)持。對(duì)分子層面雜質(zhì)的嚴(yán)格把關(guān)，旨在保障氫能設(shè)施長(zhǎng)久穩(wěn)定運(yùn)作。必須嚴(yán)格遵循這一規(guī)范，氫能才能發(fā)揮其高效環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，為日常生活和工業(yè)制造注入能量。

保證氫氣里的一氧化碳含量達(dá)標(biāo)，最困難的地方在哪里？歡迎在下面發(fā)表看法，同時(shí)請(qǐng)動(dòng)動(dòng)手指，給這篇文章點(diǎn)贊轉(zhuǎn)發(fā)。