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院士成果在穗转化精典案例:燃料电池 在穗转化新动“能”

来源:本站     时间:2023-12-28     浏览:1024


氢能是一种可再生的、清洁高效的二次能源。从氢气的生产和供应到氢气的存储和运输,再到氢气的应用,氢能延伸出一条长长的产业链,覆盖了新能源、交通运输、工业化工、建筑等多个行业。其中,燃料电池是氢能产业链上的一个重要应用。

燃料电池质子膜是一种固体聚合物电解质,具有优良的耐热性能、力学性能、电化学性能以及化学稳定性能,可在强酸、强碱、强氧化剂介质等苛刻条件下使用。质子膜制备的燃料电池可广泛应用于乘用车、商用车、叉车、无人机、备用电源、便携式发电机、供家庭和商业建筑使用的热电联产系统等。

2020年,加拿大国家工程院院士、世界顶尖燃料电池专家叶思宇,在广州黄埔牵头成立粤港澳大湾区(黄埔)氢能创新中心,并获批设立鸿基创能科技(广州)有限公司院士专家工作站,带领团队在燃料电池低铂催化剂、电解水制氢和燃料电池膜电极方向上开展研发突破,并协助电堆及整车厂提高燃料电池电堆的性能,降低成本。

院士携手

填补了国内新能源行业空白

叶思宇,国际公认燃料电池电催化和催化剂层/MEA设计的顶尖专家,一直致力于质子交换膜燃料电池研究和开发的各个方面。现为加拿大国家工程院院士,广州大学化学化工学院教授,黄埔氢能源创新中心主任和首席科学家,鸿基创能科技(广州)有限公司副董事长兼首席技术官。

作为首家落户广州的燃料电池膜电极研发生产领域的国家专精特新“小巨人”企业,鸿基创能致力于质子交换膜燃料电池用高性能膜电极(MEA)的大规模国产化和产业化,为国内外燃料电池厂商提供低成本、高性能的膜电极核心组件,解决中国燃料电池核心材料长期依赖国外技术的局面。鸿基创能采用全世界最先进的催化剂涂层质子膜 (CCM)连续化自动生产技术,由于采用双面直涂,产能、效率、一致性以及产品质量,相比传统的热压转印及喷涂有极大提高。同时,鸿基创能自主研发出第一条全自动化MEA封装生产线和生产与国际领先水平同步的具有自主知识产权的车用燃料电池膜电极,打破了国外企业对该行业的技术垄断,填补了国内该行业的空白。

叶思宇表示,鸿基创能现在已经可以批量为国内外燃料电池厂商提供低成本、高性能的膜电极,2022年全年膜电极出货量达到170万片,“目前来看,中国的氢燃料电池膜电极在产能和质量上都已达到国际先进水平”。

潜心研究

推动燃料电池产业商业化进程

叶思宇在电化学尤其是燃料电池方面具有多年研发和产业化经验,为燃料电池的发展做出了重大贡献,其关于燃料电池电堆冷启动和耐久性技术的发明,从根本上推动了整个燃料电池产业的商业化进程。

膜电极被誉为燃料电池“芯片”,决定了燃料电池的性能、寿命和成本,其成本约占燃料电池电堆成本的65%。此前,国内一直无法实现膜电极规模化生产,膜电极主要依赖进口。这主要是国内传统的膜电极制备工艺包含了喷涂以及热压转印等不可连续化或者低线速度的步骤,这种不连续化工艺将产生工艺制备过程的不可控制性及产品的不均一性,同时,低线速度将会制约大规模产业化。

叶思宇带领研发团队开发了国际领先的CCM阴阳极双面直接涂布技术、膜电极一体化成型技术、膜电极自动化快速封装技术,生产的CCM及膜电极产品核心技术自主可控。

催化剂涂层质子膜

“目前我们产品性能、一致性、良品率均位居全国前列,对标国际一流水平。”叶思宇介绍,鸿基创能目前已和国内外超过100家燃料电池电堆和系统客户形成有效合作机制,客户范围涵盖亚洲、北美、欧洲等地区的知名燃料电池企业,配套的车型包括燃料电池客车、燃料电池厢式车、燃料电池重卡等,在国内自主化膜电极配套车型案例中位居前列。

2021年,鸿基创能实现了出货100万片膜电极产品的行业纪录;2022年实现新突破,全年出货量达到170万片膜电极。

“产能到100万片的时候,整个行业有了信心。”叶思宇这样说。目前,除了鸿基创能,唐锋能源、武汉理工氢电、擎动科技以及泰极动力等多家膜电极企业的国产生产线先后落成,国内膜电极企业扩张步伐明显加速,我国的膜电极领域步入批量化生产步伐。

成果转化

赋能国内首家氢燃料电池

膜电极产业化企业

2023年5月26日,第三十五期花城院士讲坛暨青年论坛、《广州氢能产业发展报告(2022)》发布会在鸿基创能科技(广州)有限公司举办。活动旨在加快广州能源产业发展方式绿色转型,支持以氢能为代表的绿色低碳产业发展,积极稳妥推进碳达峰、碳中和目标的实现。

鸿基创能董事兼副总经理唐军柯博士在活动中透露:“鸿基创能目前已建成了自主规模化的燃料电池膜电极自动化涂布和组装生产线,目前膜电极年产能达到1000万片,产品良率达到99%以上,在国内处于领先水平。”除了燃料电池汽车外,鸿基创能膜电极产品的应用领域还包括燃料电池无人机、叉车、自行车、固定式发电和备用电站等,与此同时正推进PEM电解水制氢膜电极的技术开发和规模化制造,拓宽我国的绿氢产业化应用场景,加快绿色低碳制氢的商业化进程。

“有部分人容易将氢能简单等同于燃料电池,将燃料电池等同于燃料电池汽车,然后去与电动汽车作比较,这样的理解存在偏颇,也降低了整个氢能产业的重要性。”叶思宇强调,从能源结构的转型和调整来说,氢能很好地起到了串联从能源制取到能源使用两端的作用。

膜电极

新能源发电过程当中,电池储能在应对跨季节、长时间的储能需求上存在一定的局限性,而氢能在其中起到了非常重要的作用,即通过电解水制氢将可再生能源转化为氢气,应用于燃料电池汽车交通领域,或是应用在炼钢、化工、制氨等行业。“电解水制氢在应对可再生能源波动性和间歇性上有其独到之处。”叶思宇表示,“将燃料电池汽车这一交通端应用作为示范窗口,其重要性是不言而喻的。但氢能产业除了在交通领域外,在工业、农业、发电等领域都有其独到的用处。”

案例由院士工作站提供,转载文章仅作分享使用。

原标题:《院士成果在穗转化精典案例:燃料电池 在穗转化新动“能”》


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