鉅大LARGE | 點擊量：1605次 | 2021年12月10日
坤艾研發(fā)高溫燃料動力電池質(zhì)子交換膜 燃料動力電池迎來我國芯
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(guān)燃料電池國產(chǎn)化的呼聲也在愈加增大，近期，國家迎來一項新能源領(lǐng)域的新技術(shù)，或?qū)⑽磥碜屓剂想姵卣嬲龘碛懈嗟摹爸袊尽薄?/p>
這項技術(shù)就是坤艾(KunAi)新材料科技(上海)有限公司研發(fā)成功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(zhì)子交換膜(HTPEM)。與現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜相比，新的KunAi-HTPEM質(zhì)子交換膜材料具有超高分子量，卓越的機械強度以及優(yōu)異的質(zhì)子導(dǎo)通率，超長運行時間，嚴(yán)格的成本控制，預(yù)計可以大幅加快氫燃料電池的商業(yè)化進程。該項技術(shù)依托于中國企業(yè)的研發(fā)能力，攻克了多項核心材料的技術(shù)難題，填補了我國在高溫質(zhì)子交換膜領(lǐng)域的自有技術(shù)空白。
據(jù)坤艾(KunAi)公司負責(zé)人介紹，公司技術(shù)團隊核心成員參與研發(fā)了巴斯夫第一代高溫質(zhì)子交換膜產(chǎn)品。本次歷時4年，自主研發(fā)的高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)，經(jīng)測試新型高溫質(zhì)子交換膜(KunAi-HTPEM)的膜材料固體含量可高達10——20%，其中高分子材料的固有粘度值(I.V.-inherent viscosity高分子固有粘度值是分子量的一種表征方法)可高達2——dl/g，質(zhì)子膜的機械強度也相應(yīng)大幅提高(進一步的長期穩(wěn)定性測試會在巴斯夫全套模電極測試站技術(shù)基礎(chǔ)上全面展開)。巴斯夫(BASF)高溫質(zhì)子交換膜已經(jīng)實現(xiàn)了20，000小時穩(wěn)定性運行，KunAi-HTPEM預(yù)計可以達到35，000——40，000小時，穩(wěn)定性運行能力的大幅提高，可以使燃料電池組的壽命顯著提高，讓燃料電池系統(tǒng)不再“嬌貴”。
資料顯示，作為全球化工巨頭的德國巴斯夫(BASF)，一直在燃料電池領(lǐng)域擁有強大的科研實力和技術(shù)儲備。巴斯夫(BASF)燃料電池以高溫燃料電池膜電極為拳頭產(chǎn)品，通常不單獨銷售高溫質(zhì)子交換膜。巴斯夫高溫質(zhì)子交換膜電極曾供應(yīng)Samsung(三星)，plugpower(普拉格能源)，ultracell(超電池)，丹麥Serenergy等全球客戶。ultracell(超電池)基于巴斯夫高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)開發(fā)了xx5(25W)和XX55(50W)的燃料電池移動電源，認(rèn)證供應(yīng)美國軍方特種。在 2018年的北京車展上，由中德合資企業(yè)Gumpert AiwaysAutoMobile GmbH與丹麥燃料電池開發(fā)制造商丹麥SerEnergy(BlueWorld)合作的超跑轎車亮相，基于巴斯夫(BASF)高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)的5KW電堆，利用重整甲醇產(chǎn)生的非高純氫氣給60KW鋰電池充電，只需加注3分鐘甲醇燃料，即可續(xù)航1200公里。
據(jù)記者了解，根據(jù)電解質(zhì)和燃料不同，燃料電池分為六類：質(zhì)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)，每種電池的應(yīng)用場景都不一樣。2011-2018年，受到交通領(lǐng)域需求拉動，質(zhì)子交換膜(PEMFC)出貨量出現(xiàn)了跨越式增長，年均復(fù)合增長率達到42.57%。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
其中，PEMFC單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)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(xué)反應(yīng)的催化劑，由于PEMFC燃料電池擁有較高轉(zhuǎn)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(jù)行業(yè)調(diào)研機構(gòu)E4Tech的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2011-2018年，受到交通領(lǐng)域需求拉動，質(zhì)子交換膜（PEMFC）全球出貨量出現(xiàn)了跨越式增長，年均復(fù)合增長率達到42.57%，而2017-2018年，質(zhì)子交換膜在燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用占比已經(jīng)達到70%以上。
以高溫質(zhì)子交換膜膜電極(MEA)為核心的燃料電池總系統(tǒng)不同于目前流行的常溫(60-80攝氏度)全氟磺酸膜電極(MEA)燃料電池系統(tǒng)，高溫質(zhì)子膜可以不依賴高純氫氣制備，儲存(含汽車儲氫)，可以直接使用甲醇重整出來的含雜質(zhì)的氫氣，燃料電池總系統(tǒng)的復(fù)雜程度減低，運行無故障率提高，從而有效降低燃料電池本身的成本(和全氟磺酸膜類質(zhì)子交換膜相比，質(zhì)子膜的綜合成本可以下降90%——95%，)，具有非常大的價格優(yōu)勢。相對于價格不菲的高純氫，動輒千萬的加氫站，給用戶帶來心理壓力的超高壓儲氫，甲醇價格低廉，能夠最大限度地利用現(xiàn)有加油站的便利，在乘用車上的應(yīng)用將會更加容易和便利。
中科院歐陽明高院士在多個場合表示，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(lǐng)域，鋰離子電池更適合于乘用車領(lǐng)域。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，從使用場景來看，未來常溫質(zhì)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(qū)供電等方面應(yīng)該有豐富的應(yīng)用環(huán)境，而高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)路線和現(xiàn)有的鋰電池電動車路線，因為現(xiàn)有的成本優(yōu)勢和安全性，在出租車、乘用車、移動電源等領(lǐng)域，高溫質(zhì)子交換膜的應(yīng)用場景將會更加豐富和便利。
坤艾(KunAi)新材料(上海)有限公司，成立于2016年2月，技術(shù)團隊來自全球燃料電池領(lǐng)軍企業(yè)，巴斯夫(BASF)燃料電池及普拉格能源(PlugPower)等，匯集了燃料電池工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的多位元老級全球技術(shù)專家，包括全球高溫質(zhì)子交換膜和常溫質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。他們共計擁有140余項技術(shù)專利，發(fā)表了160余篇學(xué)術(shù)論文并被廣泛引用，同時參與制定編寫歐盟燃料電池標(biāo)準(zhǔn)。該團隊曾經(jīng)發(fā)表了高溫質(zhì)子交換膜領(lǐng)域的全球第一份學(xué)術(shù)論文，并參與了巴斯夫高溫質(zhì)子交換膜的研發(fā)，多年來專注于高分子化學(xué)分子材料的的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈整合，致力于高溫質(zhì)子膜的國產(chǎn)化替代和自主研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫質(zhì)子膜。
坤艾(KunAi)聯(lián)合燃料電池領(lǐng)域的全球技術(shù)專家，在燃料電池研究領(lǐng)域獲得多項重大進展。在膜技術(shù)方面，坤艾自主研發(fā)了具有高固體含量，高機械強度，高溫穩(wěn)定性更好的化學(xué)改性高溫質(zhì)子交換膜；在膜電極技術(shù)方面，坤艾著力優(yōu)化催化劑晶格結(jié)構(gòu)以及膜與電極的界面性能；配合新型的密封材料以及雙極板材料，大大提高了燃料電池膜電極/電堆以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性同時大幅降低成本。
公司透露，公司已經(jīng)在準(zhǔn)備各項技術(shù)專利申請資料，預(yù)計在近期在全球提交技術(shù)專利申請。同時，公司計劃引進國內(nèi)在工程和工藝領(lǐng)域有多年技術(shù)經(jīng)驗積累的戰(zhàn)略合作伙伴，計劃在成都、青島、新加坡分別建廠，盡快實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。戰(zhàn)略合伙伙伴的注資和合資公司組建正在推進中。環(huán)球財富網(wǎng)
