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2016-2018年中國質子交換膜研發及市場進展

來源: 更新:2018-07-25 00:00:00 作者: 瀏(liú)覽:2063次
 質子交換膜燃(rán)料電池(PEMFC)是一種將外部供應的氫氣和空氣中的化(huà)學能通過電(diàn)化學(xué)反應直接轉(zhuǎn)化為電(diàn)能、熱能和其它反應(yīng)產物(wù)的發電裝置。PEMFC主要由端板、絕緣板、集(jí)流板及多個(gè)單電池(chí)組成(chéng)。其中,單電池主要由(yóu)雙極板和膜電極組成。膜電極則主要由五層材料組(zǔ)成,分別為兩層氣體擴(kuò)散層、兩層催化層以及一層質子交換膜。

 

其中,質子交換(huàn)膜直接影響燃料電(diàn)池的使(shǐ)用壽命。質子交換膜的主要作用有兩個:一方麵為電解質提供氫離子通道,一方麵作為隔膜隔離(lí)兩極反應氣體(tǐ)。此外,質子交換膜還需要對催化劑層起到支撐作用(yòng)。

 

20185月,新源動力選擇戈爾公司(sī)作為(wéi)新源動力HYMOD-300型車用燃料電(diàn)池電堆質子交換(huàn)膜核心合作供應商。該電堆耐久性突破5000小時,同時實現(xiàn)了在-10℃環境下的低溫(wēn)啟動(dòng),以及在-40℃下的儲存。

 

質子交換膜類型主要包括全氟磺酸質子交(jiāo)換膜、非全(quán)氟化質子交換膜、無氟化質子交換膜、複合膜以及高溫膜。目前最廣泛應(yīng)用的(de)質(zhì)子交換膜為DuPont(現為Chemours)的Nafion係列的全氟磺酸質子交換膜。

 

美國能源部數據顯示,以80kW質子(zǐ)交換膜燃料電(diàn)池係統(tǒng)為例,2017年,生產10萬套PEMFC係統成(chéng)本為50美元/kW,相比2016年減少10美元/kW,其中質子交換膜成本占比(bǐ)12%

 

 

然而,Nafion的全氟骨架製(zhì)備過程複雜,成(chéng)本高,並會對環境造成汙染,Nafion膜高溫下存在燃料滲透嚴重和質子交換膜導電(diàn)性下降(jiàng)等缺點,因此,開發性能優良(liáng)的新型聚合物質子交換膜替代Nafion是當(dāng)前研(yán)究的熱點。

 

亞化谘詢《中國氫能與燃料電池年度報告2018研(yán)究表明,2016-2018年(nián)中國(guó)質子交換膜研發(fā)及市場進展如下。

 

中國地質(zhì)大學

 

20181月,該校材料(liào)與化學學院(yuàn)可持續(xù)能源實驗室“千人計劃”程寒鬆教授團隊製備了一種新型的基於磺化聚醚酮(tóng)(SPEEK)和溴化聚苯醚(BPPO)的複合質子交換膜。信息指(zhǐ)出,用該複合膜組裝的直接甲醇燃料電池在低/高甲(jiǎ)醇濃度的表現(xiàn)均比Nafion 117組裝的燃料電池要好。

 

德威新材(cái)

 

20173月,德(dé)威新材發布公(gōng)告,公司全資子公司香港德(dé)威投資2000萬美元收購美國燃料電池(USFuel Cell Corporation55%控股(gǔ)權及美(měi)國混(hún)合動力(US Hybrid Corporation10%股權,取得了從質子交換膜到(dào)動力總(zǒng)成的完(wán)整技術鏈。

 

 

上海交通大學

 

201612月,上海交大官網公告化工學院張永明教授獲得戴姆勒奔馳與福特公司研發燃料(liào)電池發(fā)動機的合(hé)資公司(AFCC)頒布的技術達標獎。公告稱,張(zhāng)永明教授(shòu)團隊研發的燃料電池質子(zǐ)交換膜在(zài)保(bǎo)持高性(xìng)能的(de)前提下,使(shǐ)用壽命長達(dá)6000小時以上。

 

資料顯示,AFCC對燃料電池汽車每一個元(yuán)器件都要通過三個不同階段的技(jì)術鑒定,質子交換膜也不例外(wài)。隻有通過這三個階段的鑒定才可能被燃(rán)料電池汽車產業采用。

 

電子科技大學

 

20168月,該校教授何偉東及其團隊研製出了新的製漿(jiāng)工藝以及成膜工藝,其圓形模具出產的質子交換膜已經能達到數百平方厘米的量級。何偉東教授表示,其質子傳導率是杜邦Nafion117質子交(jiāo)換膜的1.78倍,而成本在杜邦的質子交換膜的十分(fèn)之一左右(yòu)。

 

湖北工程(chéng)學院

 

20164月,湖北工程學院研究團隊通過溶膠凝膠法成功(gōng)地(dì)在碳納米(mǐ)管表麵均勻包覆了一層二氧化矽,構築了一種同軸納米電纜雜化複合材(cái)料。以殼聚糖為基體與該複合材料進行自組裝,製(zhì)備出一類低成本高性能的燃料電池複合質子交換膜。

 

同軸(zhóu)納米(mǐ)電纜雜化複合材料在殼聚糖(táng)基體中(zhōng)具(jù)有均勻分散性,能夠有效提升殼(ké)聚糖(táng)膜(mó)的氧化穩定性,提升殼聚(jù)糖膜在直接甲醇燃料電池運行條(tiáo)件下的耐受性;複合膜的熱穩定性能、機械穩定性、質子傳導率均得到明顯提升。

 

來(lái)源:氫能源燃料電池電動汽車(chē)

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