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新技术联手产业大佬 氢燃料电池咋破局

作者:中国储能电站网 来源:卡车之家 时间:2019-08-12 浏览:

日前,百利坤艾氢能膜材有限公司(以下简称“百利坤艾”)与全球最大的化工公司之一德国巴斯夫正式签署《膜电极开发与全球授权合作协议》。

将共同致力于“高温质子交换膜技术——在线制氢”等相关领域的研发与生产,促进氢燃料电池高温质子交换膜电极技术在亚太地区的推广和应用。

据悉,百利坤艾是今年4月底刚刚成立的公司,主营业务包括高温质子交换膜材料研发与生产,技术咨询、技术服务等。注册资金为1亿元人民币。

其中,湖南百利工程科技股份有限公司(以下简称“百利科技”)出资4500万元,占有45%的股份,为第一大股东;坤艾新材料科技(上海)有限公司(以下简称坤艾新材)与技术团队则分别持股35%和20%。

这两家出资公司的实力都不可小觑。百利科技拥有多年大型化工产线设计和建设经验,坤艾新材则堪称科研方面的“新势力”,在与百利科技签署合作协议之前不久,刚刚对外宣布在高温质子交换膜技术方面获得重大突破。

研发出具有自有知识产权的“新一代超高分子量磷酸掺杂聚苯并咪唑高温质子交换膜”,该产品有望凭借更加优越的机械强度、质子导通率及更长的运行寿命、更低的成本,大幅加快氢燃料电池的商业化进程。因此,在业内引发了极大关注和热烈讨论。

随着政策扶持力度不断加码,氢燃料电池逐渐成为新能源发展的主要方向之一。但要让这一技术尽快成熟并实现商业化,其核心材料的技术研发与创新、生产成本的下降、国产化率的提升等都将是必由之路。

众所周知,氢燃料电池堆成本的控制一直是产业发展的关键要隘。氢燃料电池堆包括气体扩散层、质子交换膜、膜电极、催化剂、双极板、密封件等部件,其中质子交换膜和催化剂的成本在整个电池堆成本中占60%以上。因此,质子交换膜可谓是扼住整个产业发展的“咽喉要道”。

目前全球氢燃料电池技术路线主要是两种,一是“高压储氢—常温质子交换膜”路线,采用的是全氟磺酸膜;二是“在线制氢—高温质子交换膜”路线,采用高温质子交换膜。

其中,全氟磺酸膜的应用程度更为普遍,氢燃料电池车代表车型丰田Mirai即采用的这种质子交换膜。它具有技术难度较低、化学性能稳定等优势,但整体系统相对复杂,制备成本高居不下;对于使用环境要求较高——最佳工作温度为80摄氏度,温度过高则导致膜内水含量下降,这会进一步造成质子的导电率大幅下降。因此,全氟磺酸膜的商业化进程十分缓慢。

而高温质子交换膜则因催化剂用量更低、水热管理系统简单、制备工艺难度相对较小等优势,正在快速发展,生产成本也得以实现较快下降。

并且,这种膜对氢气纯度要求有所降低,因此可以使用高压储氢,也可以使用甲醇重整制氢。这不仅意味着,氢气能够实现随产随用,从而使氢气广泛应用于电动汽车的增程。

还意味着氢燃料汽车将可以直接利用现有的加油站体系完成甲醇的存储、运输和加注,从而避开了氢气储氢、加氢等基础设施不足的难题。

从这一角度来看,这种膜技术的前景十分可期。

百利坤艾此番选择与全球化工巨头德国巴斯夫牵手,显示其希望加快高温质子交换膜的产业化步伐,并加快在全球市场中的商业化进程的勃勃野心。的确,巴斯夫在氢燃料电池高温质子交换膜电极的领域拥有强大的科研实力。其研发的高温质子交换膜产品曾先后为Samsung、Plug Power、Ultracell、丹麦Serenergy等供货。

但左有国内高温质子交换膜等科研新贵,右有资深的国际巨头巴斯夫,再加上A股上市公司的资本实力加持,这些真的就能保证百利坤艾能够在全球氢燃料电池领域杀出重围,成为推动行业实现质的突破的“破局者”吗?

或许不能过于乐观。这是因为高温质子交换膜并非完美无缺。

天风证券研究所发布的研究报告曾指出,高温质子交换膜依然存在明显的缺陷。以代表膜产品PBI(中聚苯并咪唑)为例,纯PBI在常温下是绝缘体,电导率极低,这就需要对PBI进行改性处理,掺杂导电离子,才能提高PBI的电导率。

主流的解决方案为将PBI膜浸泡到磷酸当中,得到磷酸掺杂的PBI膜,以提高其电导率。然而这又会导致磷酸掺杂的PBI容易溶胀,机械强度降低。并且,在高温的条件下,磷酸容易随着温度过高而流失,导致质子电导率的降低。

因而又需要寻找不依赖水和磷酸的质子导体。无机固体酸由于在中高温下具有比较高的电导率并且运输方便,或成为下一步的主要研发方向,但产业化仍需多方推动。

因此,目前的高温质子交换膜离成熟与在国内实现大规模量产之间,相差的不仅仅只是“一步之遥”。百利坤艾虽然手里握着一副“王炸”,但其能否把牌打好,成为最后赢家,恐怕还需拭目以待。  

关键字:氢燃料电池

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