氫燃料電池“中國芯”研發獲得重大突破
日期：2024-11-25 08:40:04 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：520由于零排放等特點，氫燃料汽車逐漸成為新能源汽車的終極方案，有關燃料電池國產化的呼聲也在愈加增大。
近日，坤艾新材料科技(上海)有限公司(KunAi，下稱“坤艾”公司)宣布，成功研發新一代以超高分子量高性能磷酸摻雜聚苯并咪唑(PBI)為核心的高溫燃料電池質子交換膜(HTPEM)，這項技術因為在研發質子交換膜燃料電池中占據核心作用，因此也被形象地稱為“燃料電池的心臟”，而這也是中國企業首次攻克多項核心材料的技術難題，有效填補我國企業在高溫質子交換膜領域的自有技術空白。
第一財經記者了解到，根據電解質和燃料不同，燃料電池分為六類：質子交換膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、堿性燃料電池(AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、磷酸燃料電池(PAFC)。
其中，PEMFC單電池由陽極、陰極和質子交換膜組成，陽極為氫燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，由于PEMFC燃料電池擁有較高轉化率及分子密度的特征，因此在氫燃料汽車中受到廣泛運用，并逐漸成為最主流的一種燃料電池模式，據行業調研機構E4Tech的相關數據顯示，2011-2018年，受到交通領域需求拉動，質子交換膜(PEMFC)全球出貨量出現了跨越式增長，年均復合增長率達到42.57%，而2017-2018年，質子交換膜在燃料電池領域的應用占比已經達到70%以上。
此前，由德國化工巨頭巴斯夫(BASF)研發的燃料電池由高溫燃料電池膜電極構成，一度壟斷市場，并向三星、普拉格能源、丹麥Serenergy等全球客戶供應;據坤艾公司研發人員向第一財經記者介紹，由坤艾公司開發的新型高溫質子交換膜(下稱“KunAi- HTPEM”)相較巴斯夫的產品具有超高分子量、卓越的機械強度以及優異的質子導通率，并在氫燃料汽車的應用過程中有效保證超長運行時間及較為良好的成本控制，據初步測算KunAi-HTPEM預計可以達到3.5-4萬小時的穩定運行，運行能力的提高將為燃料電池組的使用壽命做堅實保障。
上述研發人員表示，坤艾公司技術團隊核心成員參與研發了巴斯夫第一代高溫質子交換膜產品，本次經歷四年的時間，自主研發的高溫質子交換膜技術，經測試固體含量可高達10~20%，質子膜的機械強度也相應有較大幅度的提高。
據業界人士介紹，質子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，而在電池內部，質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉移構成回路，向外界提供電流，因此質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞直接影響電池的使用壽命。
此前，中科院歐陽明高院士曾表示，氫燃料電池更適合替代使用柴油的長途運輸車輛以及客車領域，鋰離子電池更適合于乘用車領域;而據業界分析人士介紹，從使用場景來看，未來常溫質子交換膜在卡車、大巴車、物流車等長途運輸車輛以及大型基站、鐵塔電源、偏遠山區供電等方面應該有豐富的應用環境，而高溫質子交換膜技術路線和現有的鋰電池電動車路線，因為現有的成本優勢和安全性，在出租車、乘用車、移動電源等領域的應用場景將會更加便利和豐富。
坤艾公司負責人向第一財經記者表示，針對該項技術已經在準備各項技術專利申請資料，預計在近期在全球提交技術專利申請。同時，坤艾公司計劃引進國內在工程和工藝領域有多年技術經驗積累的戰略合作伙伴，計劃在成都、青島、新加坡分別建廠，盡快實現規模化生產。戰略合伙伙伴的注資和合資公司組建正在推進中。