氢能首席观察按:铂是一种兼具颜值与实力的元素,广泛应用于汽车、珠宝、工业和投资领域。对于风口之上的氢能产业,燃料电池汽车的铂载量是重要的技术经济指标。近年来,全球铂市场供求量平衡,维持在吨附近。如果按照美国DOE设定的单车铂载量12.5克计算,全球当前仅汽车业所用铂(主要尾气催化剂)可支持万辆以上燃料电池汽车,每年回收的铂可支持万辆燃料电池汽车。未来,燃料电池汽车的大规模发展需要做好铂的“开源节流”工作。
在贵金属的等级中,如果还有一种金属超越金价,那就是铂(俗称白金)。比金稀有30倍,且耐磨耐锈蚀,铂一直以完美吻合珠宝业需求而著称。
年,西班牙人在平托附近的金矿发现一种难以加工的金属,颜色很像银,便取名为platinum,西班牙文platina的含义是小银。年,英国人沃森确认这是一种新元素。铂在地壳中的含量为5×10%,在自然界中,一般以单质形式出现,或与少量的其他金属(尤其是铱)形成天然合金。
铂的价值不仅仅是贵金属,它的特殊性能使其成为现代经济不可或缺的一部分。近年来,全球铂市场供求量平衡,均维持在吨附近。供给结构中,矿山产出和回收精炼的比例为3:1。铂具有高度的可回收性,工业和消费者用途随时间增加,含铂产品使用寿命到期促成了贵重铂系金属的回收,“次级”(回收)铂供应源的重要性越发凸显。-年,汽车领域对铂的需求量维持在93.5吨,回收量则以年均4.86%的速度递增,年的回收量为40吨,占“次级”(回收)铂供应源的73%。
铂最主要的应用在于催化剂。铂在将氨转化为硝酸方面的效率为大规模化肥生产铺平了道路,通过使用铂催化剂生产的大约90%的氮每年可生产1.9亿吨肥料。此外,铂可以在玻璃制造中应用于制作器皿、发光二极管屏幕和玻璃纤维;在石油炼化过程中用于重整和异构处理,为汽油燃料的生产提供所需的更高辛烷成分;在汽车中用来催化废气中低浓度的未燃烧烃类,大幅提升汽(柴)油车排气系统的催化转化效率,减少有害污染物的排放。
铂因其无毒、稳定,且与生物相容性,是医疗理想材料。早在年,铂便在被应用于医学关节镜工具,现今逐步成为心脏起搏器和助听器的理想选择。另一个重要领域是铂药物的研制,年,Rosenberg第一次报告顺铂(Cisplatin)具有抗肿瘤特性——顺铂的铂化合物可以破坏癌细胞并治疗肺、睾丸、卵巢、膀胱和其他癌症。鉴于这些重要应用,世界卫生组织已将顺铂列入基本药物清单。
在能源行业,尤其是风头正盛的氢能与燃料电池行业中,铂同样举足轻重。铂纳米粒的催化性能完美地应用在环保的电解水制氢和燃料电池中的质子交换膜,尤其是作为氢能产业链重要应用方向的燃料电池汽车未来对铂需求巨大。
关于燃料电池汽车大规模普及的一个重要考量在于它的铂载量。根据目前技术,每辆氢燃料电池汽车铂载量平均为20~30克,随着技术进步,这一数据会下降到8~12克。美国能源部设立了12.5克的铂载量目标,但这仍然高于传统内燃机汽车的铂载量(柴油车是3-10克)。很多不明真相的群众更是就此认为全球的铂还不够支撑百万辆级燃料电池汽车使用。如果按照美国DOE设定的单车铂载量12.5克计算,全球当前仅汽车业所用铂(主要尾气催化剂)便可支持万辆以上燃料电池汽车,每年回收的铂可支持万辆燃料电池汽车。
尽管铂对于燃料电池汽车性能很重要而且铂也很稀缺,但尚不构成决定性因素。第一,全球汽车市场足够大,内燃机、纯电动以及燃料电池汽车有着不同的应用场景,即使对于风头正盛的纯电动,全球的锂和钴储量也不支持其一统天下。第二,车用铂载量会随技术进步而持续下降,丰田Mirai量产的关键在于铂载量相比之前下降了90%,但依旧存在下降空间。
在此过程中要“开源”和“节流”并举,开源在于降低铂用量甚至替代铂的催化剂技术在不断成熟,节流在于铂作为贵金属的回收利用,在传统内燃机车中,约80~85%的铂可以进行回收利用。