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新技術聯手產業大佬 氫燃料電池咋破局

作者:中國儲能網新聞中心 來源:卡車之家 發布時間:2019-08-12 瀏覽:
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日前,百利坤艾氫能膜材有限公司(以下簡稱“百利坤艾”)與全球最大的化工公司之一德國巴斯夫正式簽署《膜電極開發與全球授權合作協議》。

將共同致力于“高溫質子交換膜技術——在線制氫”等相關領域的研發與生產,促進氫燃料電池高溫質子交換膜電極技術在亞太地區的推廣和應用。

據悉,百利坤艾是今年4月底剛剛成立的公司,主營業務包括高溫質子交換膜材料研發與生產,技術咨詢、技術服務等。注冊資金為1億元人民幣。

其中,湖南百利工程科技股份有限公司(以下簡稱“百利科技”)出資4500萬元,占有45%的股份,為第一大股東;坤艾新材料科技(上海)有限公司(以下簡稱坤艾新材)與技術團隊則分別持股35%和20%。

這兩家出資公司的實力都不可小覷。百利科技擁有多年大型化工產線設計和建設經驗,坤艾新材則堪稱科研方面的“新勢力”,在與百利科技簽署合作協議之前不久,剛剛對外宣布在高溫質子交換膜技術方面獲得重大突破。

研發出具有自有知識產權的“新一代超高分子量磷酸摻雜聚苯并咪唑高溫質子交換膜”,該產品有望憑借更加優越的機械強度、質子導通率及更長的運行壽命、更低的成本,大幅加快氫燃料電池的商業化進程。因此,在業內引發了極大關注和熱烈討論。

隨著政策扶持力度不斷加碼,氫燃料電池逐漸成為新能源發展的主要方向之一。但要讓這一技術盡快成熟并實現商業化,其核心材料的技術研發與創新、生產成本的下降、國產化率的提升等都將是必由之路。

眾所周知,氫燃料電池堆成本的控制一直是產業發展的關鍵要隘。氫燃料電池堆包括氣體擴散層、質子交換膜、膜電極、催化劑、雙極板、密封件等部件,其中質子交換膜和催化劑的成本在整個電池堆成本中占60%以上。因此,質子交換膜可謂是扼住整個產業發展的“咽喉要道”。

目前全球氫燃料電池技術路線主要是兩種,一是“高壓儲氫—常溫質子交換膜”路線,采用的是全氟磺酸膜;二是“在線制氫—高溫質子交換膜”路線,采用高溫質子交換膜。

其中,全氟磺酸膜的應用程度更為普遍,氫燃料電池車代表車型豐田Mirai即采用的這種質子交換膜。它具有技術難度較低、化學性能穩定等優勢,但整體系統相對復雜,制備成本高居不下;對于使用環境要求較高——最佳工作溫度為80攝氏度,溫度過高則導致膜內水含量下降,這會進一步造成質子的導電率大幅下降。因此,全氟磺酸膜的商業化進程十分緩慢。

而高溫質子交換膜則因催化劑用量更低、水熱管理系統簡單、制備工藝難度相對較小等優勢,正在快速發展,生產成本也得以實現較快下降。

并且,這種膜對氫氣純度要求有所降低,因此可以使用高壓儲氫,也可以使用甲醇重整制氫。這不僅意味著,氫氣能夠實現隨產隨用,從而使氫氣廣泛應用于電動汽車的增程。

還意味著氫燃料汽車將可以直接利用現有的加油站體系完成甲醇的存儲、運輸和加注,從而避開了氫氣儲氫、加氫等基礎設施不足的難題。

從這一角度來看,這種膜技術的前景十分可期。

百利坤艾此番選擇與全球化工巨頭德國巴斯夫牽手,顯示其希望加快高溫質子交換膜的產業化步伐,并加快在全球市場中的商業化進程的勃勃野心。的確,巴斯夫在氫燃料電池高溫質子交換膜電極的領域擁有強大的科研實力。其研發的高溫質子交換膜產品曾先后為Samsung、Plug Power、Ultracell、丹麥Serenergy等供貨。

但左有國內高溫質子交換膜等科研新貴,右有資深的國際巨頭巴斯夫,再加上A股上市公司的資本實力加持,這些真的就能保證百利坤艾能夠在全球氫燃料電池領域殺出重圍,成為推動行業實現質的突破的“破局者”嗎?

或許不能過于樂觀。這是因為高溫質子交換膜并非完美無缺。

天風證券研究所發布的研究報告曾指出,高溫質子交換膜依然存在明顯的缺陷。以代表膜產品PBI(中聚苯并咪唑)為例,純PBI在常溫下是絕緣體,電導率極低,這就需要對PBI進行改性處理,摻雜導電離子,才能提高PBI的電導率。

主流的解決方案為將PBI膜浸泡到磷酸當中,得到磷酸摻雜的PBI膜,以提高其電導率。然而這又會導致磷酸摻雜的PBI容易溶脹,機械強度降低。并且,在高溫的條件下,磷酸容易隨著溫度過高而流失,導致質子電導率的降低。

因而又需要尋找不依賴水和磷酸的質子導體。無機固體酸由于在中高溫下具有比較高的電導率并且運輸方便,或成為下一步的主要研發方向,但產業化仍需多方推動。

因此,目前的高溫質子交換膜離成熟與在國內實現大規模量產之間,相差的不僅僅只是“一步之遙”。百利坤艾雖然手里握著一副“王炸”,但其能否把牌打好,成為最后贏家,恐怕還需拭目以待。

關鍵字:氫燃料電池

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