燃料电池“中国芯”：高温质子交换膜自有技术获突破

记者从业内获悉，近期我国迎来一项新能源领域的新技术，或将未来让燃料电池真正拥有更多的“中国芯”，这项技术就是坤艾（KunAi）新材料科技（上海）有限公司研发成功新一代以超高分子量高性能磷酸掺杂聚苯并咪唑（PBI）为核心的高温燃料电池质子交换膜（HTPEM）。


与现有的质子交换膜相比，新的KunAi-HTPEM质子交换膜材料具有超高分子量，卓越的机械强度以及优异的质子导通率，超长运行时间，严格的成本控制，预计可以大幅加快氢燃料电池的商业化进程，填补了我国在高温质子交换膜领域的自有技术空白。


据坤艾（KunAi）公司负责人介绍，巴斯夫（BASF）高温质子交换膜已经实现了20，000小时稳定性运行，KunAi- HTPEM预计可以达到35，000～40，000小时，稳定性运行能力的大幅提高 ，可以使燃料电池组的寿命显著提高，让燃料电池系统不再“娇贵”。


根据电解质和燃料不同，燃料电池分为六类：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、磷酸燃料电池（PAFC），每种电池的应用场景都不一样。2011-2018年，受到交通领域需求拉动，质子交换膜（PEMFC）出货量出现了跨越式增长，年均复合增长率达到42.57%。


以高温质子交换膜膜电极（MEA）为核心的燃料电池总系统不同于目前流行的常温（60-80摄氏度）全氟磺酸膜电极（MEA）燃料电池系统，高温质子膜可以不依赖高纯氢气制备，储存（含汽车储氢），可以直接使用甲醇重整出来的含杂质的氢气，燃料电池总系统的复杂程度减低，运行无故障率提高，从而有效降低燃料电池本身的成本（和全氟磺酸膜类质子交换膜相比，质子膜的综合成本可以下降90%~95%，），具有非常大的价格优势。相对于价格不菲的高纯氢，动辄千万的加氢站，给用户带来心理压力的超高压储氢，甲醇价格低廉，能够最大限度地利用现有加油站的便利，在乘用车上的应用将会更加容易和便利。


中科院欧阳明高院士在多个场合表示，氢燃料电池更适合替代使用柴油的长途运输车辆以及客车领域，锂离子电池更适合于乘用车领域。业内人士预计，从使用场景来看，未来常温质子交换膜在卡车、大巴车、物流车等长途运输车辆以及大型基站，铁塔电源、偏远山区供电等方面应该有丰富的应用环境，而高温质子交换膜技术路线和现有的锂电池电动车路线，因为现有的成本优势和安全性，在出租车、乘用车、移动电源等领域，高温质子交换膜的应用场景将会更加丰富和便利。