8月19日，在武漢經(jīng)開區(qū)民營(yíng)科技工業(yè)園，武漢理工氫電科技有限公司一派忙碌。恒溫潔凈生產(chǎn)車間內(nèi)，國(guó)內(nèi)首條自動(dòng)化膜電極生產(chǎn)線開足馬力，一張張薄如報(bào)紙的黑色薄膜來(lái)回穿梭、組裝。
“這是我們自主研發(fā)生產(chǎn)的CCM型膜電極，已在國(guó)內(nèi)1000多輛主流氫燃料電池商用車上實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，并出口至美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)等10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)膜電極對(duì)國(guó)際壟斷的反向輸出?！蔽錆h理工氫電總經(jīng)理田明星說(shuō)。
16年磨一劍實(shí)現(xiàn)膜電極國(guó)產(chǎn)化
膜電極是電堆里氫能轉(zhuǎn)化為電能的反應(yīng)場(chǎng)所，它由催化層、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層及密封結(jié)構(gòu)組成，被譽(yù)為燃料電池的“芯片”。
質(zhì)子交換膜。
“一個(gè)電堆大概有3、400片膜電極，不僅成本占到電堆的60%以上，其性能更直接決定了氫燃料電池的應(yīng)用表現(xiàn)。” 田明星說(shuō)。
長(zhǎng)期以來(lái)，由于新型膜電極量產(chǎn)制備技術(shù)被美國(guó)、日本等相關(guān)企業(yè)壟斷，我國(guó)在這一領(lǐng)域幾乎全部依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴且供貨周期長(zhǎng)，成為制約燃料電池商業(yè)化的“卡脖子”難題。
武漢理工氫電打破了這一局面。作為我國(guó)最早從事膜電極研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)，早在2006年，武漢理工氫電就致力于燃料電池零部件——膜電極（MEA）的技術(shù)自主化和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。與武漢理工大學(xué)潘牧教授團(tuán)隊(duì)合作完成的“低鉑、高效燃料電池膜電極組件制備技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目，獲得湖北省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，并在武漢經(jīng)開區(qū)進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
武漢理工氫電的膜電極自動(dòng)化生產(chǎn)線。
田明星介紹，與傳統(tǒng)膜電極相比，武漢理工氫電的CCM型膜電極，電流密度、功率密度均大幅提升，膜電極使用壽命增加到18000小時(shí)，貴金屬鉑的用量反而從每平方厘米0.8毫克降至每平方厘米0.4毫克，“這大大降低了燃料電池電堆的生產(chǎn)成本，為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐?！?/p>
與此同時(shí)，在國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的支持下，武漢理工氫電還自主開發(fā)了國(guó)內(nèi)首條膜電極自動(dòng)化生產(chǎn)線，將膜電極從最初的單片生產(chǎn)升級(jí)到自動(dòng)化生產(chǎn)，年產(chǎn)能提高5倍以上。2019年6月，基于該成果的產(chǎn)線建成投產(chǎn)，累計(jì)銷量突破200萬(wàn)片，產(chǎn)品占據(jù)國(guó)內(nèi)自主燃料電池市場(chǎng)主要份額。
“特別是北京冬奧會(huì)上，數(shù)百輛搭載北京億華通燃料電池系統(tǒng)的氫能大巴成功上路，圓滿完成各項(xiàng)保障任務(wù)，其中作為燃料電池系統(tǒng)核心部件的膜電極，就來(lái)自武漢理工氫電。”田明星說(shuō)。
目前，武漢理工氫電已成為全球第5大膜電極生產(chǎn)商。自主開發(fā)的CCM膜電極，2007年獲得美國(guó)燃料電池備用電源公司的認(rèn)證，成功打入美國(guó)市場(chǎng)，為沃爾瑪、亞馬遜等大型倉(cāng)儲(chǔ)基地裝備了數(shù)萬(wàn)臺(tái)燃料電池物流叉車。此后，又相繼拓展到德國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，充分展示了國(guó)產(chǎn)膜電極的競(jìng)爭(zhēng)力。
明年膜電極產(chǎn)能將擴(kuò)大5至6倍
除了在車用膜電極領(lǐng)域保持領(lǐng)跑外，近年來(lái)，武漢理工氫電不斷拓展產(chǎn)品范圍，自主研發(fā)面向制氫領(lǐng)域的PEM電解水膜電極。
技術(shù)人員正在膜電極自動(dòng)化生產(chǎn)線上進(jìn)行操作。
田明星告訴湖北日?qǐng)?bào)全媒記者，作為未來(lái)國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要組成，氫能產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)不只有“用”氫的環(huán)節(jié)，上游“制”氫也同樣重要。根據(jù)預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，我國(guó)氫氣的年需求量將達(dá)到1.3億噸，其中可再生能源制氫(綠氫)規(guī)模有望達(dá)到1億噸。
“這為可再生能源PEM電解水制氫設(shè)備發(fā)展帶來(lái)契機(jī)，而膜電極，正是PEM電解水制氫設(shè)備中的重要部件?！碧锩餍钦f(shuō)，目前，國(guó)內(nèi)PEM電解水制氫的膜電極還多為進(jìn)口，價(jià)格昂貴、成本較高，影響了PEM電解水制氫技術(shù)的大范圍應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，2016年，武漢理工氫電率先啟動(dòng)研發(fā)。自主開發(fā)的全新一代PEM電解水膜電極，具有高性能、高耐久性、高可靠性和強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性、抗反極、低溫冷啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已開始小批量生產(chǎn)。除了向國(guó)內(nèi)多家PEM電解水制氫設(shè)備企業(yè)供貨外，還出口至歐洲市場(chǎng)。
憑借深厚技術(shù)積累，站上氫能“風(fēng)口”的武漢理工氫電正迎來(lái)快速發(fā)展?！拔磥?lái)兩個(gè)月的訂單已全部排滿，今年上半年銷售收入同比增長(zhǎng)了90%?！?/p>
武漢理工氫電還正抓緊打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的燃料電池零部件產(chǎn)業(yè)基地。投資2億元的新基地將于年內(nèi)啟動(dòng)建設(shè)，明年年底正式投產(chǎn)。新基地占地約30畝，將上馬兩條自動(dòng)化膜電極產(chǎn)線，既可生產(chǎn)車用膜電極，也能生產(chǎn)電解水膜電極。達(dá)產(chǎn)后，年產(chǎn)能將擴(kuò)大5－6倍，產(chǎn)品可同時(shí)滿足1至2萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的需求，全面助力我省千億氫能產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)。
（湖北日?qǐng)?bào)全媒記者謝慧敏）
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