新能源汽車動(dòng)力終極方案走向燃料電池 上海坤艾新成果或推動(dòng)行業(yè)飛躍發(fā)展

      由于零排放等特點(diǎn)，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(guó)產(chǎn)化的呼聲也在愈加增大，近期，國(guó)家迎來(lái)一項(xiàng)新能源領(lǐng)域的新技術(shù)，或?qū)⑽磥?lái)讓燃料電池真正擁有更多的“中國(guó)芯”。

     這項(xiàng)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(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)異的質(zhì)子導(dǎo)通率，超長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，嚴(yán)格的成本控制，預(yù)計(jì)可以大幅加快氫燃料電池的商業(yè)化進(jìn)程。該項(xiàng)技術(shù)依托于中國(guó)企業(yè)的研發(fā)能力，攻克了多項(xiàng)核心材料的技術(shù)難題，填補(bǔ)了我國(guó)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(fù)責(zé)人介紹，公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(shí)4年，自主研發(fā)的高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)，經(jīng)測(cè)試新型高溫質(zhì)子交換膜（KunAi- HTPEM）的膜材料固體含量可高達(dá)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(dá)2～dl/g，質(zhì)子膜的機(jī)械強(qiáng)度也相應(yīng)大幅提高（進(jìn)一步的長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試會(huì)在巴斯夫全套模電極測(cè)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(shí)現(xiàn)了20，000小時(shí)穩(wěn)定性運(yùn)行，KunAi- HTPEM預(yù)計(jì)可以達(dá)到35，000～40，000小時(shí)，穩(wěn)定性運(yùn)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(guó)巴斯夫（BASF），一直在燃料電池領(lǐng)域擁有強(qiáng)大的科研實(shí)力和技術(shù)儲(chǔ)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(dú)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），plug power（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(dòng)電源，認(rèn)證供應(yīng)美國(guó)軍方特種部隊(duì)。在  2018年的北京車展上，由中德合資企業(yè)Gumpert  Aiways AutoMobile  GmbH 與丹麥燃料電池開發(fā)制造商丹麥SerEnergy （Blue World） 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(chǎng)景都不一樣。2011-2018年，受到交通領(lǐng)域需求拉動(dòng)，質(zhì)子交換膜（PEMFC）出貨量出現(xiàn)了跨越式增長(zhǎng)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到42.57%。

    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(chǔ)存（含汽車儲(chǔ)氫），可以直接使用甲醇重整出來(lái)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(yùn)行無(wú)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(jià)格優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于價(jià)格不菲的高純氫，動(dòng)輒千萬(wàn)的加氫站，給用戶帶來(lái)心理壓力的超高壓儲(chǔ)氫，甲醇價(jià)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(huì)更加容易和便利。

    根據(jù)E4tech統(tǒng)計(jì)，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(dá)到70%以上。中科院歐陽(yáng)明高院士在多個(gè)場(chǎng)合表示，氫燃料電池更適合替代使用柴油的長(zhǎng)途運(yùn)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(jì)，從使用場(chǎng)景來(lái)看，未來(lái)常溫質(zhì)子交換膜在卡車、大巴車、物流車等長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛以及大型基站，鐵塔電源、偏遠(yuǎn)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(dòng)車路線，因?yàn)楝F(xiàn)有的成本優(yōu)勢(shì)和安全性，在出租車、乘用車、移動(dòng)電源等領(lǐng)域，高溫質(zhì)子交換膜的應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)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(tuán)隊(duì)來(lái)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（Plug Power）等，匯集了燃料電池工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的多位元老級(jí)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(jì)擁有140余項(xiàng)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(shí)參與制定編寫歐盟燃料電池標(biāo)準(zhǔn)。 該團(tuán)隊(duì)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(lái)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(guó)產(chǎn)化替代和自主研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫質(zhì)子膜。

    坤艾（KunAi）聯(lián)合燃料電池領(lǐng)域的全球頂級(jí)技術(shù)專家，在燃料電池研究領(lǐng)域獲得多項(xiàng)重大進(jìn)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(jī)械強(qiáng)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(shí)大幅降低成本。

    公司透露，公司已經(jīng)在準(zhǔn)備各項(xiàng)技術(shù)專利申請(qǐng)資料，預(yù)計(jì)在近期在全球提交技術(shù)專利申請(qǐng)。同時(shí)，公司計(jì)劃引進(jìn)國(guó)內(nèi)在工程和工藝領(lǐng)域有多年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累的戰(zhàn)略合作伙伴，計(jì)劃在成都、青島、新加坡分別建廠，盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。戰(zhàn)略合伙伙伴的注資和合資公司組建正在推進(jìn)中。