膜电极作为核心部件,影响着PEM电解水制氢装备的性能提升、成本降低。在当前绿氢产业发展对PEM电解水制氢装备市场需求提升的当下,对于优质膜电极的需求尤为迫切。在此形势下,鸿基创能PEM电解水膜电极新品重磅发布!
在发布会现场,鸿基创能CEO邹渝泉博士致辞时透露:“早在两年多前,公司已立项研发PEM电解水制氢膜电极,那时行业内讨论极少,直到现在国内外能够提供优质产品的企业依然偏少。我们早立项,并在历经多次迭代后,在当下这个时间节点推出新品,是希望依托自身在低成本、高性能产品的规模化制造能力,为产业的快速发展做一些支撑。”
紧接着,鸿基创能PEM电解水项目负责人董准博士详细介绍了这款高效的全尺寸PEM电解水制氢膜电极,在采用薄质子交换膜、低贵金属载量的同时(可以极大降低成本),确保了效率高、渗氢率低、寿命长:
1、效率高,1.750V@2.5A/cm²
2、质子膜薄,80μm
3、渗氢率低,<0.25%@1.0A/cm²
4、贵金属载量低,阳极1.0mgIr/cm²,阴极0.35mgPt/cm²
5、寿命长,≤10μV/h@3000h
★ 敏锐立项,实力领跑
鸿基创能成立于2017年12月,是我国首家实现燃料电池和PEM电解水制氢膜电极大规模产业化的国家专精特新小巨人企业,致力于实现膜电极自主产业化,协助电堆、整车厂提高燃料电池的性能、降低成本,并同步推动PEM电解槽装备的商业化进程。
燃料电池膜电极方面,鸿基创能近三年累计出货量位居行业出货量NO.1,客户群体100+,范围涵盖亚洲、北美、欧洲等地区的知名燃料电池企业,尤其国内外大客户占据营收比重大。PEM电解水制氢膜电极方面,公司也与国内外多家制氢头部企业实现合作,同时正开展膜电极产品验证工作,逐步形成规模化销售,在整个公司的营收占比正在快速提升。
当前PEM制氢行业刚刚兴起且技术门槛颇高,国内外可以提供自主PEM电解水制氢膜电极产品的第三方材料企业数量都很少,鸿基创能能够做到研发与市场开拓领先,主要源于两方面:一是在燃料电池膜电极工艺开发、制造经验积累(包括批量化生产下的高良品率、一致性、成本控制等)及供应链培育方面有深厚积累与独特优势,可以提供借鉴。
二是战略眼光敏锐。早在2021年,国内绿氢产业刚刚开始兴起,制氢主要采用碱性电解槽,对于PEM制氢的市场需求还未真正开启。邹渝泉透露,鸿基创能在2021年3月就基于战略考量开启内部预研项目,并组建由专业人员组成的课题组,做前期的材料筛选、配方开发、工艺开发等;而后在市场陆续有需求时,整个研发团队快速扩大,并率先在佛山建设PEM电解水制氢膜电极批量生产线,目前鸿基电解水涂布产线年产能达30万平米。
鸿基创能CEO邹渝泉博士
纵观当前PEM电解水制氢膜电极领域,从双极板、催化剂、质子交换膜、气体扩散层、膜电极,各个零部件的发展快慢不一,并且受限于较高的贵金属载量,目前PEM的电解水制氢成本较高,长时间运行的耐久性较差,整个设备运行的稳定性和耐腐蚀性面临重大地考验。高效能、低成本膜电极的批量制造,成为行业亟待解决的难题之一。
鸿基创能长时间在PEM电解水膜电极研发与量产上所做的充足准备,让其成为推动PEM电解水制氢行业发展的先锋力量。此次其发布的高效全尺寸PEM电解水制氢膜电极,能够有效解决当前膜电极性能及成本极高的“卡脖子”难题。
与此同时,鸿基创能在批量化制造方面也非常有保障。董准在发布会现场表示:“鸿基对于膜电极生产当中的关键参数可以做到在线监测与管控,可以在线检测湿膜的厚度、视觉的缺陷和尺寸和贵金属的载量,从而确保膜电极产品具有高品质和一致性。全尺寸膜电极活性催化区域最大的宽幅可以做到500毫米,可以满足不同客户的定制化的需求。”
★ 持续精进,把握未来
PEM制氢具有电流密度大、氢气纯度高、动态响应速度快等优点,能适应可再生能源发电的波动性,被认为是极具发展前景的电解水制氢路线。但由于PEM制氢技术整体成熟度不够,关键材料性能和可靠性验证欠缺,加之成本较碱性制氢高许多,目前市场占比落后。
具体分析材料成本结构,质子交换膜、催化剂、扩散层等原材料成本约占据膜电极总成本的60%-80%,且基本是采购进口产品,因此造成了较高的成本。目前PEM电解水制氢膜电极超燃料电池膜电极5倍以上,可以说核心材料降本刻不容缓。
“鸿基创能的宗旨在于,规模化制备高性能、低成本的PEM电解水制氢膜电极。”董准在发布会现场说,因此我们认为没有绝对完美的产品,只有不断提高的要求。现阶段鸿基当代产品已经较市售的膜电极产品贵金属的载量从2.5mgPGM/cm²降到1.35mgPGM/cm²,这依然不是鸿基创能的终点。我们计划在明年年底就是2024年底,推出新一代PEM电解水制氢膜电极,届时贵金属的载量将下降40%,整个膜电极的成本将下降30%。
鸿基创能PEM电解水项目负责人董准博士
GGII预计,2025年中国PEM电解水制氢装备出货量有望达到500MW,到2030年增长至19GW,2022-2030年均复合增长率为124%。这也带动着PEM电解槽核心材料膜电极市场增长,供应链企业迎来新的发展机遇。
鸿基创能在PEM电解水制氢膜电极领域具备已经具备领先优势,预计将有效分享行业发展红利。