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【原创】潘牧:中国膜电极出现产能过剩苗头 行业标准亟待出台
膜电极 文章来源自:高工氢电网
2019-10-12 09:36:17 阅读:11934
摘要在燃料电池电堆中,膜电极是最为核心的部分,现在开来非常贵,现阶段,膜电极的成本占到整个电堆成本的比重超过70%。

对于氢燃料电池电堆来说,膜电极是最为核心的部分,它在很大程度上决定了燃料电池的性能和寿命。


随着氢燃料电池汽车在国内部分示范运营的推广,氢燃料电池产业链也开始逐渐补足短板,在膜电极部分就已经涌现出10多家公司,于此同时,一些行业乱象也开始集中显现。


前不久如皋举行的第四届国际氢能与燃料电池汽车大会上,武汉理工大学教授潘牧发表了对当前国内膜电极产业的观点。在他看来,在下游需求尚未激发的情况下,膜电极已经开始出现产能过剩的苗头,而膜电极轻薄化则带来寿命和安全性方面的隐忧,他呼吁行业尽快确立各项标准,规范行业发展。


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(武汉理工大学教授潘牧)


高工氢电对潘牧教授在大会上针对膜电极行业的发言,以供读者参考!


关于中国膜电极这方面进展,我这边做了一些工作,也知道一些情况,所以给大家展示一下,中国在这方面长期的支持的情况是怎么一个过程。最后我这边讲一下,我们在科研、产业化和标准化方面的一些情况。

催化剂铂载量显著下降 还有提升空间

燃料电池作为一个新能源的载体,最前面的部分是材料,目前最受关注的是汽车领域的应用。在燃料电池电堆中,膜电极是最为核心的部分,现在开来非常贵,现阶段,膜电极的成本占到整个电堆成本的比重超过70%。


在膜电极中,催化剂又是成本最高的部分,降低珀的含量才能有效的控制成本。我们希望能够做到铂0.125 gPt/kW,这是国际上是比较领先的指标,包括美国都是这个指标。现在业内有提了更高的指标,要做到0.1gPt/kW。随着产业的发展,这个指标也不能满足未来大批量的需求,还需要继续提升。

质子交换膜过薄可能会影响寿命和安全性

现阶段,催化剂中铂的用量和性能的提高已经不是最大的问题,最难的是在于寿命的问题。我们原来用的质子交换膜,从Nafion117到现用Gore的。厚度从170多微米降到15微米,现在Gore的刘博士还会介绍他们有更新的10微米、8微米的质子交换膜。


把这个膜降得非常薄以后,我个人认为会面临较大的风险(我的观点不一定正确)。在电动汽车领域,搭载三元锂电池的纯电动汽车烧了好多辆,出了一些安全事故,有一种名观点就认为,最大的问题是隔膜做的太薄,膜做的越薄就容易导致短路和穿孔,从而引起电池起火燃烧,给生命安全带来威胁。


在燃料电池方面,业内也在往薄的方向上努力,做薄后,会不会带来安全和性能上的问题?这是我现在非常担心的。目前我们测试有一款质子交换膜,30兆帕左右的时候就开始变形了,不到40兆帕就断掉了。按照30兆帕做了计算,如果我们把这个膜缠成一条,0.45kg的一瓶水都拎不起来。所以在这么脆弱的情况下,对它的寿命和耐用度是很大的挑战。


我们基础材料这部分还需要继续加强,使用寿命、可靠性和批次的稳定性方面还存在不足,这是我比较担心的。

膜电极过剩苗头开始显现

于科研来说,任重道远,可以慢慢改进,但是产业这块已经等不及了,我们就不完全统计,已经有超过14家公司在做燃料电池膜电极方面的工作。在2010年之前国内已经有两家公司做膜电极,一家是新源动力,另一家是武汉理工新能源,现在名字叫做武汉氢电,当时国内只有这两家公司在膜电极。


到2011年,有几家新的冒出来,其燃料电池系统跟膜电极都一起做的,到2012年开始,就有专门做膜电极的公司,这时候起,膜电极公司就开始多了起来,到最近3年还有新成立的膜电极公司,所以现在越来越多的投入到膜电极领域。


从我了解到数据来看,国内膜电极的产能达到36万平方米,如果按照一辆车用到 10平方米膜电极来计算,目前的产能可以做到3.6万台车。行业普遍的预期是2020年量产1万台车氢燃料电池汽车,2025年是5万台车,可能我们产业要比它快一些。


长城和上汽(旗下公司自产膜电极)还不算,另外还有一个更大的膜电极的生产厂家(巴拉德),它的电堆都用它自己的膜电极,总的来说,就目前膜电极的产能来看,已经有些过剩了。今天来了很多的投资,可能也需要冷静来对待这件事情,大家可以看看,可能每个人都觉得以后都是我的天下,这个市场都是我一个通吃,但这个不太可能,有这么多厂家都在这个地方,所以竞争会非常激烈。马上就变成红海,它不是一个蓝海。


我们武汉理工大学当时成立了武汉理工新能源公司, 2006就成立这家公司来生产膜电极。最近把这个公司并到武汉理工氢电科技有限公司,理工氢电得到了雄韬股份的投资。


目前理工氢电在整个全球的客户超过100个,累计销售超过了100万片,我们的也有很强的批量生产的能力。

行业标准行业标准亟待出台

最后我再讲一下标准,因为那个产业的发展必须要有标准法规的帮助,这是国际标准体系IEC这个标准体系,我们中国有四个:


第一,燃料电池的标准委员会,要针对燃料电池和电堆起草相关标准


第二,氢能的标准委员会,对氢气品质做相关标准。


第三,电动汽车车辆标准委员会,燃料电池车里面所需要特定的一些标准,可以由他们来制定实施


第四,储氢罐的标准委员会。它来负责我们气瓶标准工作,所以这个我们各个标准委员会都有。


为什么讲标准?膜电极这块有三个国家标准,最近我们还有一个团队标准汽车工业协会,我们现在国家把这个标准的权利下放到协会里,协会里可以制定团体标准,所以它们也制定了一个模电极的测试方法。这个标准是对我们国家标准的膜电极方面补充有更多的一些测试内容。


举个例子,如果在中国搞膜电极的生产或膜电极的制造,还是希望大家读读中国膜电极的标准。并不是说买一个涂布机回来,我就能做膜电极,其实没那么简单,它的工艺和设备要复杂得多。


总的来说,中国是长期支持膜电极技术开发并制定明确的目标,我们的膜电极也取得重要进展,基本性能是满足产业化的要求,还有很多需要发展的。中国现在已经有超过10多家的膜电极生产厂家,其产能来说是我们可以完全满足产业发展的需要。


我们也有技术标准,我们也有保障,所以膜电极这个产业目前来说是很健康的,我们需要在技术上下大力气,产业规划上我们需要更加理性一点,最后通过标准规范来为我们产业的发展保驾护航,我今天的汇报就到这儿,谢谢!


(本文根据发言人速记整理,未经本人审阅)

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