燃料電池的過去:西班牙的鉑時代和鉑礦裏的血淚

鉑特別適合作為燃料電池的催化劑，因為它可以使氫和氧以最佳速率反應，同時又足夠穩定，能夠承受燃料電池中復雜的化學環境和高電流密度，長時間發揮有效作用。所以，我們的故事從鉑金開始。作為壹個整天和貴金屬打交道的研究型民工，他非常認同“貴就貴”這句話。300元/克左右的貴金屬往往導電性非常好，極其穩定，極其耐腐蝕，光滑有光澤，可以作為擺件，甚至化學性質非常優異，可謂人人喜愛。這就好比我們努力考上大學，畢業後成為小白領，攢下郊區地鐵房的首付，孩子上學，老人看病，家裏跑斷了老婆的腿，老年成為家庭社會中孩子的負擔。但是，總有那麽壹些人過得很好。小時候都是親戚傳下來的好孩子。他們在壹流大學學習了最有價值的專業。畢業後幾年內，他們成功創業，年薪百萬。在攻讀MBA的時候，他們遇到了理想的伴侶。30歲時，他們開始有了5個孩子，為了壹個環球假期提前退休。世界就是這麽不公平，人與人之間的差距比人與狗之間的差距還大。最好的2%甚至2‰的人，不僅兇，而且苦，還要帶領普通人過上好日子。自然大家都愛大家。普通人只要過好自己的生活，延續自己的基因，就很好了。在物質世界的很多領域都是如此。貴金屬在工業中發揮著獨特而重要的作用。沒有鉑，燃料電池可能不會出現。鉑在地殼中占0.001，壹般存在於鎳和銅礦中，其中80%在南非，其次是俄羅斯和印度。鉑每年都有數百萬噸被發現，其工業用途非常重要，這使得鉑成為壹種重要的貴金屬貿易。很多工業用途也讓鉑金不如黃金。壹旦工業用途被削減，鉑的價格將迅速下降。今天我就來說說鉑礦背後的故事。最早的鉑金痕跡是在7世紀古埃及壹個裝滿象形文字的貴族盒文物上發現的。壹些用銀制成的文字有不同的顏色，後來科學家發現這種獨特的白色金屬是鉑族金屬。當然，古埃及人不知道什麽是鉑族金屬。他們壹定是把它們誤認為是銀子了。黃金在歷史上壹直是普遍等價和高貴地位的重要象征，而鉑金的歷史要短得多。18世紀，西班牙殖民地有大量金礦，鉑族金屬在提取加工過程中常被視為雜質。但鉑族金屬極其穩定，於是壹些“聰明”的造幣廠員工將鉑金制成金幣，然後在外層鍍金，以假亂真。雖然裏面含有鉑族金屬的假金幣沒有實用價值，但是大量的鉑金樣本仍然通過西班牙流入歐洲，引起歐洲學者的研究。英國和法國的許多學者逐漸發現，鉑的熔點非常高，但仍然可以用砷熔化鉑礦物來提純。波旁王朝的斐迪南六世於1859年去世，因此他的弟弟卡洛斯三世繼承了西班牙王位。歐洲的貴族總是和他們的親戚通婚。經過幾代人的婚姻，男人基本失去了生育能力，他們可能會沈迷於詩歌，甚至木工。然而，這個卡洛斯三世不僅生了13個孩子，還大力推行改革，以消除封建制度積累的弊端。新國家王元繼承了他母親家族的封地和戰爭，成為了那不勒斯和西西裏的國王。他在位期間支持新貴族壓制舊貴族，阻止年輕人加入教會削弱教會權力，改變嚴苛的法律削弱法律專業人士的權力。通過這三點，非常嚴酷的封建等級制度得到有效緩解，當地面貌煥然壹新。繼位西班牙國王後，繼續其革命性的改革制度，大力支持科學、工業和農業的發展。卡洛斯三世是那個阻止王國被歷史車輪碾碎的人。這種觸及舊錢利益的改革註定會相當不舒服。卡洛斯三世死後，他的繼承人西班牙的兒子查理四世立即放棄了他父親的改革措施，這也使得西班牙軍隊在法國革命軍的打擊下節節敗退。這不禁讓人同時想起壹個東方國家發生了什麽。在推行“把田地鋪成畝”和“把火耗還給大眾”之後，卡洛斯三世在馬德裏設立了壹個博物櫃，存放大量礦物標本記錄，並任命愛爾蘭科學家威廉·鮑爾斯為負責人。鮑爾斯在之前的研究成果中意識到，除了偽造金幣，鉑金還應該有其他用途。1774年，王國的其他大臣也意識到，鉑金具備了成為貴金屬的所有條件:穩定、稀有、不易加工、可制成器皿。他們甚至建議應該獎勵鑄造金幣的人。於是西班牙* * *頒布法令，白金要像黃金壹樣屬於皇帝。法令要求鉑金不得交易，全部從殖民地運到馬德裏，從此拉開了西班牙“鉑金時代”的帷幕。在卡洛斯三世發展科學的倡議下，西班牙開始建設“世界壹流”的大學。在此期間，年輕的法國學者Pierre Fran? ois Chabaneau被卡洛斯三世提供的高薪所吸引，前往西班牙研究礦物。他來自法國的壹個貴族家庭，曾周遊歐洲，了解當地的風俗和先進的科學文化知識。在卡洛斯三世青年科學基金的支持下，Chabaneau和他的同事成功地從鉑礦物中分離出金、銀、鉛、銅和其他元素，並在類似的新聞發布會上宣布了這壹結果。鑒於樣品中未發現銥、鋨等鉑族元素，Chabaneau得到的鉑並非純鉑。在發現鉑金鍛造技術後，Chabaneau被他的老板要求保守技術秘密，並從卡洛斯三世那裏獲得了非常豐厚的報酬，從金錢到地位。這個時候，只要他不是傻子，就能意識到鉑金具有極高的經濟價值。Chabaneau還帶著鉑金樣品再次訪問歐洲國家，不僅受到熱烈歡迎，還受到試圖竊取技術的其他國家研究人員的歡迎。回到西班牙後，Chabaneau帶領他的鍛造師傅為卡洛斯三世打造了壹個重達2公斤的大型鉑金聖杯，然後在1789年交給了教皇庇護六世。重2kg的鉑金聖杯Chabaneau還發現了鉑金的壹系列應用環境，如航海或天文儀器，鉑金坩堝被用來制作最好的望遠鏡鏡片。但由於皇家法令的原因，查巴內奧不能對與王室無關的鉑金做太多嘗試，他也因為身體原因於1799年離開西班牙安度晚年。從此，鉑金被西班牙王室牢牢壟斷，鉑金制成的樂器首飾也成為王權的象征。除了嚴格限制鉑金開采和流通，王室還購買大量黑奴大力開采鉑金礦。當時，每150磅鉑礦運到西班牙，礦工只能從中賺取2-3磅。在沙巴納烏退休後，另壹位法國人約瑟夫·路易斯·魯普斯特來到西班牙接手這項工作。法國人要了大量的鉑和鉑礦用於研究。事實上，除了普魯斯特用於科學研究的鉑金和卡洛斯三世的大聖杯，西班牙人並沒有大規模使用鉑金，鉑金也被用來鍛造壹些國王的餐具、新的砝碼等等。但是哥倫比亞殖民地鑄幣人的聰明被西班牙鑄幣工程拿走了，他們發揚光大，不僅用鉑金(其實就是簡單提純的鉑礦)來鑄造金幣，還用銅-鉑-金三層結構來鑄造。拿破侖戰爭期間，法蘭西入侵西班牙，卡洛斯三世創辦的各種科研機構被焚毀，西班牙失去了科學高地。就像壹個七下江南的皇帝，白金時代最後的輝煌是，敗家子西班牙的查理四世在馬德裏附近新建了壹座宮殿，模仿路易十五在凡爾賽宮設計的小特裏亞農宮。他還邀請了拿破侖的兩位著名建築師珀希爾和方丹，為宮殿設計最華麗的內飾，鉑金要大量裝飾。大量宮殿用鉑金裝飾鑒於巨大的剝削，王室直到西班牙查理四世退位都沒有過多消費鉑金。後來復辟的西班牙國王費迪南德七世復位，新* * *也發現了大量未精煉的鉑金。所以這個白金時代，沒有特別的榮耀。此後，鉑金開采和鉑金制備技術在歐洲傳播開來，哥倫比亞等西班牙殖民地也隨著拿破侖戰爭壹個接壹個地開始了獨立運動，西班牙這個強大的海權國家和歐洲最強的國家也失去了輝煌。在那個野蠻的時代，西班牙殖民者在殖民地實行極其嚴酷的統治，瘋狂壓迫當地印第安人和下層白人，礦石開采是壹個高度危險的行業。我們都可以知道，大量的黑人礦工遭受了非人的待遇，卻沒有歷史記載。歷史壹定會重演。繼哥倫比亞之後，俄羅斯發現了大量的鉑礦，成為重要的鉑礦出口國。20世紀初，鉑的工業催化性能被發現，全球對鉑的需求持續增長。強生豐丸，貴金屬領域最重要的公司，成立於1817。創始人佩卡爾·諾頓·莊信最早偽造貴金屬首飾，但喬治·豐丸1851加盟，公司正式更名為莊信豐丸，直到今天。在發現貴金屬的工業用途後，公司及時轉型生產各種貴金屬催化劑。截至目前，PEM燃料電池和水電解池中的大量催化劑都來自該公司，該公司已成為全球最重要的貴金屬催化劑制造商。接下來說說另壹個重要的鉑礦產地，南非。本來是俄國為莊信豐丸提供鉑礦，但是1924年，毛熊的靈魂爆發，成立了自己的公司開展鉑業務，停止了鉑礦對外國的供應。莊信豐丸不得不派遣工程師到世界各地尋找新的鉑礦，以保持其在行業中的領先地位。1924年，南非德蘭士瓦省壹位經驗豐富的農民在他家附近的壹條小溪裏發現了類似的鉑礦。從此，南非成為世界上最重要的鉑礦產地。提到南非，很多人會想到暴力沖突，流血事件，* * *，還有曼德拉。壹部叫《血鉆》的電影讓世人知道了鉆石開采背後利益驅動的惡行，暴利讓人變鬼。表哥和男朋友看完這部電影，決定不買鉆戒了，但他們萬萬沒有想到，南非礦產資源豐富，不僅有鉆石開采，還有鉑金開采。與鉆石這種實際用途很少的飾品相比，鉑金與文明世界關系密切。比如汽車尾氣凈化器就需要鉑催化劑。就算不消費鉆石是為了避免傷害南非的鉆石礦工，誰能不開車不坐車呢？南非從1948開始實行種族隔離制度，從事采礦業的主要群體必然是底層黑人。采礦業艱苦而危險。根據種族隔離制度，黑人不能從事技術工作，只能做最苦最累的工作。南非周邊的非洲國家遠比南非窮，這些國家的黑人加上南非的黑人，自然應該成為資本積累下的幽靈。在南非的金礦，管理人員針對如何有效壓迫黑人礦工，設計了壹套巧妙有效的移民勞工程序。比如黑人礦工必須被雇傭公司雇傭，工作時把家人留在農村，家人務農收入低。為了養家糊口，礦工們不得不接受礦區的低工資。壹旦礦工試圖反抗或者積極分子試圖組織* * *，涉事礦工就會被所有就業公司黑掉，回到貧窮的黑人居住區。黑人礦工只能住在監獄壹樣的宿舍裏，壹旦發生騷亂，他們可以迅速控制局面。70年代黑人礦工的工資只有白人礦工的二十分之壹，80年代只有六分之壹，黑人礦工為南非賺取了大量外匯，但南非礦井的死亡率卻比英國礦井高6倍。黑人礦工當然會積極反抗鬥爭，但由於缺乏先進的理論作為指導，工會活動多次被礦山或警察叫停，全國礦工工會直到1985才成立。1987年8月8日，約翰內斯堡附近的礦區爆發了34萬人的遊行，導致南非壹半的金礦和少量煤礦癱瘓，損失高達數億美元。鬥爭總是有效的。這壹次，黑人礦工贏得了壹些權利。參加* * *的礦工除了提高工資和退休金，還可以照常回到礦區工作。所謂革命不是請客吃飯，而是赤裸裸的血腥鬥爭。2012南非馬裏卡納鉑金礦區礦工* * *，兩大工會支持者因矛盾發生暴力沖突，南非警方介入暴力鎮壓，最終導致45人死亡。這成為1994年種族隔離結束後南非最大的沖突，* * *最終以礦工加薪22%而告終。這* * *導致全球鉑鈀價格上漲20%。如果貴金屬催化劑的需求大幅增加，真不知道會給南非帶來什麽。手持棍棒的南非礦工* * * * *南非白人和黑人收入差距巨大。2011年南非人均年收入65438+百萬蘭特，而2012年* * *前礦工月薪只有5500蘭特。雖然平均收入並不能說明什麽，但是礦工的月薪和他們所承擔的風險和傷害並不匹配。在2012這場被形容為“血腥的鉑金礦”的沖突之前，南非已經發生過多起鉑金礦事故，也有不少鉑金礦工。即使南非礦工獲得加薪，職業病和工作環境安全等其他問題也將繼續為此而鬥爭。就像馬克思說的，資本來到這個世界，每個毛孔裏都流淌著骯臟的東西，這些基本權利真的要靠血戰來爭取。就像國內典型的“開胸驗肺”事件，那些塵肺病礦工沒能工作脫貧，反而失去了健康，成為家庭的拖累。經濟發展和社會進步與他們無關。我經常閱讀關於工廠工人生活狀況的報道或新聞。之前看到有些電子廠的質檢員只招65，438+08.9，視力極好的女生。做了這份月薪幾十萬的工作後，他們的視力會下降很多。類似的例子還在工廠上演。看來文明世界的體面必須建立在資源型地區的血淚之上，而人類現有的科技水平確實無法支撐世界上每個人都過上中產階級溫暖幸福的生活，如此而已。就算我們這些燃料電池從業者知道貴金屬催化劑從何而來，經歷過什麽，也無能為力。對了，中國鉑儲量低，鉑礦含鉑量低，年鉑消費量領先世界。除了想辦法控制海外鉑礦，還需要提高鉑的回收利用率。當然，隨著勘探技術的提高，可能會發現其他的鉑礦。這是燃料電池系列的第壹個故事，在後面的文章中，我還會全面的講壹下燃料電池的歷史，以及涉及到的能源和化工行業。對燃料電池感興趣的朋友可以關註我。如果妳喜歡這篇文章，請給我壹個贊。