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【原创】庄信万丰杨晓莉:膜电极产业化难点的解决之道
催化剂 文章来源自:高工氢电网
2019-11-19 09:36:57 阅读:3121
摘要会上,杨晓莉分享了庄信万丰多年以来在产业化过程中遇到的一些难点问题及解决办法,比如低温启动,如何达到更高的电流密度、功率,如何做到低成本、长寿命,及规模化量产等。

庄信万丰是第一次参加高工的会议,可能也是第一次参加国内的会议,此前比较少参加会议。我本人是2005年接触到中国燃料电池市场,我对于整个亚太区燃料电池行业至少近14-15年的的发展历程还是比较清楚的。中间我们经历了几次起伏,很有感触,过去两年我也看到中国的热度非常高,我感到非常的欣慰。


——庄信万丰区域经理杨晓莉博士


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11月13-15日,2019高工氢电年会在深圳机场凯悦酒店盛大举办。本届年会8大专场覆盖氢能和燃料电池全产业链,并特设日本专场和国际专场分享国际顶尖产品技术,邀请超400家产业链主流企业、600位行业精英参与其中,现场展示技术产品、供需现场对接。


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文章开头是杨晓莉博士在本届年会上发表“燃料电池膜电极的思考”的主题演讲时所述。


庄信万丰成立于1817年,有202年的发展历史,是一家致力于促进全球可持续性发展的特殊化学品制造商。公司主要业务包括开发减少排放量的催化剂、开发医药品原料、有效加工和转化石油、天然气、生物质、铂族金属等自然资源。它是英国股市FTSE100家的上市公司,英国最受尊敬的公司中排名第二位。它是先进的催化剂生产技术的世界领导者,世界最大的铂系金属提纯及分销商,在全球超过30个国家雇有大约 14,000名员工。


庄信万丰当初以做贵金属冶炼起家,在贵金属业务上积累了深厚经验。公司与燃料电池非常有历史渊源,当年最早做实验发现燃料电池机理应用时,就是其提供的铂金。


杨晓莉透露:“我们催化剂研发生产历史较长,每个批次都在50公斤数量级,出货量也是非常大。除了传统PEM燃料电池,还有一些高温燃料电池、磷酸燃料电池对催化剂的需求量非常大。”


不过,庄信万丰除了催化剂以外,在膜电极领域也造诣颇深。


“在中国谈起庄信万丰,业界第一反应是,我们是做催化剂的供货商,其实我们除了催化剂以外,膜电极也有非常长的历史,我们建立了全球第一个膜电极规模化的工厂。”杨晓莉说。


庄信万丰膜电极所用的质子交换膜也是自主研发生产,并非外购。公司可以提供CCM的卷材,也提供五层的膜电极。公司从贵金属延伸做催化剂、膜、膜电极,但不再往下延伸。


杨晓莉表示:“虽然我们只做到膜电极,但不是没有电堆研发能力,我们在电堆方面也有很多的研究,对电堆进行研究的目的主要是为了增强对膜电极的理解及了解应用情况,希望能够提供出更好的膜电极产品。”


庄信万丰膜电极在车用领域(包括叉车及中重型车)应用较多,同时在电站、家用、商业环境里也有很多应用。


会上,杨晓莉分享了庄信万丰多年以来在产业化过程中遇到的一些难点问题及解决办法,比如低温启动,如何达到更高的电流密度、功率,如何做到低成本、长寿命,及规模化量产等。


“关于低温启动,国内一般讲多少度温度下达到多长时间的启动,确实对膜电极的要求还是非常高的,虽然它是一个系统工程,这里面涉及到每个部件,包括电堆控制、系统控制等。”杨晓莉说,从膜电极角度考虑,冷启动的时候考虑到可能产生反极情况,我们有反极方面的阳极催化剂,在催化层的设计过程中就考虑到低温环境下运行可能碰到的问题,我们把这些结合到设计里面,同时会与下游客户沟通怎么通过材料方面的配合,达到更好的效果。


关于寿命,燃料电池商用车重视寿命性能,庄信万丰从技术的研发到产品的设计、更新换代,都在持续努力中。公司膜电极更新换代速度很快,现在已经到第三、第四代,后续将有更多新的产品推出来,来满足寿命方面的要求。


关于量产,这会涉及到很多问题,初试到中试、批量化生产,不是那么简单就容易放大的,中间会有非常大工艺、质量等很多方面的难点。


“我们现在按照每辆车300-400片膜电极数量,有大概的需求预测。在产能方面,我们也会有相应的措施来配合,怎么来满足市场对量产的需求。”杨晓莉说,生产当中会碰到很多一致性的问题,所以每一个环节非常关键,不管质量的控制,包括一致性、工艺的平衡稳定性。


关于降低铂载量,庄信万丰做了非常多的工作。“这是催化剂比较核心的技术,合金催化剂是不是一定能发挥预想的效果,不是那么简单,即使有的合金催化剂不一定能够达到预想的效果,中间有怎么做催化层,怎么涂覆到膜上,以及运行过程中有很多考虑的因素。”杨晓莉说,合金催化剂有非常好的一面,同时也有潜在的风险,弄清楚可能有哪些风险,我们要尽量避开,让它发挥它的功效。


在演讲的最后,杨晓莉透露:“关于配合中国这边的市场情况,我们非常高兴向各位同仁透露确实有一个计划,会在中国设立产业制造基地,会在上海,这也是庄信万丰其他业务的生产基地。我们差不多明年这个时候有一条中试线在中国做膜电极的生产,相对应有本地的技术支持,会有测试设备,及一些相关的配套服务。”

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