燃料电池的过去:西班牙的铂时代和铂矿里的血泪

铂特别适合作为燃料电池的催化剂，因为它可以使氢和氧以最佳速率反应，同时又足够稳定，能够承受燃料电池中复杂的化学环境和高电流密度，长时间发挥有效作用。所以，我们的故事从铂金开始。作为一个整天和贵金属打交道的研究型民工，他非常认同“贵就贵”这句话。300元/克左右的贵金属往往导电性非常好，极其稳定，极其耐腐蚀，光滑有光泽，可以作为摆件，甚至化学性质非常优异，可谓人人喜爱。这就好比我们努力考上大学，毕业后成为小白领，攒下郊区地铁房的首付，孩子上学，老人看病，家里跑断了老婆的腿，老年成为家庭社会中孩子的负担。但是，总有那么一些人过得很好。小时候都是亲戚传下来的好孩子。他们在一流大学学习了最有价值的专业。毕业后几年内，他们成功创业，年薪百万。在攻读MBA的时候，他们遇到了理想的伴侣。30岁时，他们开始有了5个孩子，为了一个环球假期提前退休。世界就是这么不公平，人与人之间的差距比人与狗之间的差距还大。最好的2%甚至2‰的人，不仅凶，而且苦，还要带领普通人过上好日子。自然大家都爱大家。普通人只要过好自己的生活，延续自己的基因，就很好了。在物质世界的很多领域都是如此。贵金属在工业中发挥着独特而重要的作用。没有铂，燃料电池可能不会出现。铂在地壳中占0.001，一般存在于镍和铜矿中，其中80%在南非，其次是俄罗斯和印度。铂每年都有数百万吨被发现，其工业用途非常重要，这使得铂成为一种重要的贵金属贸易。很多工业用途也让铂金不如黄金。一旦工业用途被削减，铂的价格将迅速下降。今天我就来说说铂矿背后的故事。最早的铂金痕迹是在7世纪古埃及一个装满象形文字的贵族盒文物上发现的。一些用银制成的文字有不同的颜色，后来科学家发现这种独特的白色金属是铂族金属。当然，古埃及人不知道什么是铂族金属。他们一定是把它们误认为是银子了。黄金在历史上一直是普遍等价和高贵地位的重要象征，而铂金的历史要短得多。18世纪，西班牙殖民地有大量金矿，铂族金属在提取加工过程中常被视为杂质。但铂族金属极其稳定，于是一些“聪明”的造币厂员工将铂金制成金币，然后在外层镀金，以假乱真。虽然里面含有铂族金属的假金币没有实用价值，但是大量的铂金样本仍然通过西班牙流入欧洲，引起欧洲学者的研究。英国和法国的许多学者逐渐发现，铂的熔点非常高，但仍然可以用砷熔化铂矿物来提纯。波旁王朝的斐迪南六世于1859年去世，因此他的弟弟卡洛斯三世继承了西班牙王位。欧洲的贵族总是和他们的亲戚通婚。经过几代人的婚姻，男人基本失去了生育能力，他们可能会沉迷于诗歌，甚至木工。然而，这个卡洛斯三世不仅生了13个孩子，还大力推行改革，以消除封建制度积累的弊端。新国家王元继承了他母亲家族的封地和战争，成为了那不勒斯和西西里的国王。他在位期间支持新贵族压制旧贵族，阻止年轻人加入教会削弱教会权力，改变严苛的法律削弱法律专业人士的权力。通过这三点，非常严酷的封建等级制度得到有效缓解，当地面貌焕然一新。继位西班牙国王后，继续其革命性的改革制度，大力支持科学、工业和农业的发展。卡洛斯三世是那个阻止王国被历史车轮碾碎的人。这种触及旧钱利益的改革注定会相当不舒服。卡洛斯三世死后，他的继承人西班牙的儿子查理四世立即放弃了他父亲的改革措施，这也使得西班牙军队在法国革命军的打击下节节败退。这不禁让人同时想起一个东方国家发生了什么。在推行“把田地铺成亩”和“把火耗还给大众”之后，卡洛斯三世在马德里设立了一个博物柜，存放大量矿物标本记录，并任命爱尔兰科学家威廉·鲍尔斯为负责人。鲍尔斯在之前的研究成果中意识到，除了伪造金币，铂金还应该有其他用途。1774年，王国的其他大臣也意识到，铂金具备了成为贵金属的所有条件:稳定、稀有、不易加工、可制成器皿。他们甚至建议应该奖励铸造金币的人。于是西班牙* * *颁布法令，白金要像黄金一样属于皇帝。法令要求铂金不得交易，全部从殖民地运到马德里，从此拉开了西班牙“铂金时代”的帷幕。在卡洛斯三世发展科学的倡议下，西班牙开始建设“世界一流”的大学。在此期间，年轻的法国学者Pierre Franç ois Chabaneau被卡洛斯三世提供的高薪所吸引，前往西班牙研究矿物。他来自法国的一个贵族家庭，曾周游欧洲，了解当地的风俗和先进的科学文化知识。在卡洛斯三世青年科学基金的支持下，Chabaneau和他的同事成功地从铂矿物中分离出金、银、铅、铜和其他元素，并在类似的新闻发布会上宣布了这一结果。鉴于样品中未发现铱、锇等铂族元素，Chabaneau得到的铂并非纯铂。在发现铂金锻造技术后，Chabaneau被他的老板要求保守技术秘密，并从卡洛斯三世那里获得了非常丰厚的报酬，从金钱到地位。这个时候，只要他不是傻子，就能意识到铂金具有极高的经济价值。Chabaneau还带着铂金样品再次访问欧洲国家，不仅受到热烈欢迎，还受到试图窃取技术的其他国家研究人员的欢迎。回到西班牙后，Chabaneau带领他的锻造师傅为卡洛斯三世打造了一个重达2公斤的大型铂金圣杯，然后在1789年交给了教皇庇护六世。重2kg的铂金圣杯Chabaneau还发现了铂金的一系列应用环境，如航海或天文仪器，铂金坩埚被用来制作最好的望远镜镜片。但由于皇家法令的原因，查巴内奥不能对与王室无关的铂金做太多尝试，他也因为身体原因于1799年离开西班牙安度晚年。从此，铂金被西班牙王室牢牢垄断，铂金制成的乐器首饰也成为王权的象征。除了严格限制铂金开采和流通，王室还购买大量黑奴大力开采铂金矿。当时，每150磅铂矿运到西班牙，矿工只能从中赚取2-3磅。在沙巴纳乌退休后，另一位法国人约瑟夫·路易斯·鲁普斯特来到西班牙接手这项工作。法国人要了大量的铂和铂矿用于研究。事实上，除了普鲁斯特用于科学研究的铂金和卡洛斯三世的大圣杯，西班牙人并没有大规模使用铂金，铂金也被用来锻造一些国王的餐具、新的砝码等等。但是哥伦比亚殖民地铸币人的聪明被西班牙铸币工程拿走了，他们发扬光大，不仅用铂金(其实就是简单提纯的铂矿)来铸造金币，还用铜-铂-金三层结构来铸造。拿破仑战争期间，法兰西入侵西班牙，卡洛斯三世创办的各种科研机构被焚毁，西班牙失去了科学高地。就像一个七下江南的皇帝，白金时代最后的辉煌是，败家子西班牙的查理四世在马德里附近新建了一座宫殿，模仿路易十五在凡尔赛宫设计的小特里亚农宫。他还邀请了拿破仑的两位著名建筑师珀希尔和方丹，为宫殿设计最华丽的内饰，铂金要大量装饰。大量宫殿用铂金装饰鉴于巨大的剥削，王室直到西班牙查理四世退位都没有过多消费铂金。后来复辟的西班牙国王费迪南德七世复位，新* * *也发现了大量未精炼的铂金。所以这个白金时代，没有特别的荣耀。此后，铂金开采和铂金制备技术在欧洲传播开来，哥伦比亚等西班牙殖民地也随着拿破仑战争一个接一个地开始了独立运动，西班牙这个强大的海权国家和欧洲最强的国家也失去了辉煌。在那个野蛮的时代，西班牙殖民者在殖民地实行极其严酷的统治，疯狂压迫当地印第安人和下层白人，矿石开采是一个高度危险的行业。我们都可以知道，大量的黑人矿工遭受了非人的待遇，却没有历史记载。历史一定会重演。继哥伦比亚之后，俄罗斯发现了大量的铂矿，成为重要的铂矿出口国。20世纪初，铂的工业催化性能被发现，全球对铂的需求持续增长。强生丰丸，贵金属领域最重要的公司，成立于1817。创始人佩卡尔·诺顿·庄信最早伪造贵金属首饰，但乔治·丰丸1851加盟，公司正式更名为庄信丰丸，直到今天。在发现贵金属的工业用途后，公司及时转型生产各种贵金属催化剂。截至目前，PEM燃料电池和水电解池中的大量催化剂都来自该公司，该公司已成为全球最重要的贵金属催化剂制造商。接下来说说另一个重要的铂矿产地，南非。本来是俄国为庄信丰丸提供铂矿，但是1924年，毛熊的灵魂爆发，成立了自己的公司开展铂业务，停止了铂矿对外国的供应。庄信丰丸不得不派遣工程师到世界各地寻找新的铂矿，以保持其在行业中的领先地位。1924年，南非德兰士瓦省一位经验丰富的农民在他家附近的一条小溪里发现了类似的铂矿。从此，南非成为世界上最重要的铂矿产地。提到南非，很多人会想到暴力冲突，流血事件，* * *，还有曼德拉。一部叫《血钻》的电影让世人知道了钻石开采背后利益驱动的恶行，暴利让人变鬼。表哥和男朋友看完这部电影，决定不买钻戒了，但他们万万没有想到，南非矿产资源丰富，不仅有钻石开采，还有铂金开采。与钻石这种实际用途很少的饰品相比，铂金与文明世界关系密切。比如汽车尾气净化器就需要铂催化剂。就算不消费钻石是为了避免伤害南非的钻石矿工，谁能不开车不坐车呢？南非从1948开始实行种族隔离制度，从事采矿业的主要群体必然是底层黑人。采矿业艰苦而危险。根据种族隔离制度，黑人不能从事技术工作，只能做最苦最累的工作。南非周边的非洲国家远比南非穷，这些国家的黑人加上南非的黑人，自然应该成为资本积累下的幽灵。在南非的金矿，管理人员针对如何有效压迫黑人矿工，设计了一套巧妙有效的移民劳工程序。比如黑人矿工必须被雇佣公司雇佣，工作时把家人留在农村，家人务农收入低。为了养家糊口，矿工们不得不接受矿区的低工资。一旦矿工试图反抗或者积极分子试图组织* * *，涉事矿工就会被所有就业公司黑掉，回到贫穷的黑人居住区。黑人矿工只能住在监狱一样的宿舍里，一旦发生骚乱，他们可以迅速控制局面。70年代黑人矿工的工资只有白人矿工的二十分之一，80年代只有六分之一，黑人矿工为南非赚取了大量外汇，但南非矿井的死亡率却比英国矿井高6倍。黑人矿工当然会积极反抗斗争，但由于缺乏先进的理论作为指导，工会活动多次被矿山或警察叫停，全国矿工工会直到1985才成立。1987年8月8日，约翰内斯堡附近的矿区爆发了34万人的游行，导致南非一半的金矿和少量煤矿瘫痪，损失高达数亿美元。斗争总是有效的。这一次，黑人矿工赢得了一些权利。参加* * *的矿工除了提高工资和退休金，还可以照常回到矿区工作。所谓革命不是请客吃饭，而是赤裸裸的血腥斗争。2012南非马里卡纳铂金矿区矿工* * *，两大工会支持者因矛盾发生暴力冲突，南非警方介入暴力镇压，最终导致45人死亡。这成为1994年种族隔离结束后南非最大的冲突，* * *最终以矿工加薪22%而告终。这* * *导致全球铂钯价格上涨20%。如果贵金属催化剂的需求大幅增加，真不知道会给南非带来什么。手持棍棒的南非矿工* * * * *南非白人和黑人收入差距巨大。2011年南非人均年收入65438+百万兰特，而2012年* * *前矿工月薪只有5500兰特。虽然平均收入并不能说明什么，但是矿工的月薪和他们所承担的风险和伤害并不匹配。在2012这场被形容为“血腥的铂金矿”的冲突之前，南非已经发生过多起铂金矿事故，也有不少铂金矿工。即使南非矿工获得加薪，职业病和工作环境安全等其他问题也将继续为此而斗争。就像马克思说的，资本来到这个世界，每个毛孔里都流淌着肮脏的东西，这些基本权利真的要靠血战来争取。就像国内典型的“开胸验肺”事件，那些尘肺病矿工没能工作脱贫，反而失去了健康，成为家庭的拖累。经济发展和社会进步与他们无关。我经常阅读关于工厂工人生活状况的报道或新闻。之前看到有些电子厂的质检员只招65，438+08.9，视力极好的女生。做了这份月薪几十万的工作后，他们的视力会下降很多。类似的例子还在工厂上演。看来文明世界的体面必须建立在资源型地区的血泪之上，而人类现有的科技水平确实无法支撑世界上每个人都过上中产阶级温暖幸福的生活，如此而已。就算我们这些燃料电池从业者知道贵金属催化剂从何而来，经历过什么，也无能为力。对了，中国铂储量低，铂矿含铂量低，年铂消费量领先世界。除了想办法控制海外铂矿，还需要提高铂的回收利用率。当然，随着勘探技术的提高，可能会发现其他的铂矿。这是燃料电池系列的第一个故事，在后面的文章中，我还会全面的讲一下燃料电池的历史，以及涉及到的能源和化工行业。对燃料电池感兴趣的朋友可以关注我。如果你喜欢这篇文章，请给我一个赞。