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氢燃料电池“中国核心”研发的突破

[电线电缆网]近日,库耐新材料科技(上海)有限公司(库耐,以下简称“库耐”)宣布,已成功开发出以超高分子量高功能磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)为核心的新一代高温燃料电池质子交换膜(HTPEM)。该技术在开发质子交换膜燃料电池中具有重要作用。这也被称为“燃料电池的心脏”,也是中国企业第一次接管许多重点材料,有效填补了自己在高温质子交换膜领域的技术空白。

第一财经记者了解到燃料电池根据电解质和燃料的不同可以分为六类: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)和磷酸燃料电池(PAFC)。

其中,PEMFC单体电池由阳极、阴极和质子交换膜组成。当阳极用于氢燃料氧化时,当阴极用于氧化剂还原时,北极和南极都包含催化剂以加速电极的电化学响应。由于PEMFC燃料电池具有较高的转化率和分子密度,因此被广泛应用于氢燃料汽车,并逐渐成为最主流的燃料电池模式。根据行业研究机构E4Tech的相关数据,质子交换膜(PEMFC)的全球出货量在交通需求的驱动下,从2011年到2018年实现了跨越式增长,年复合增长率为42.57%,而从2017年到2018年,质子交换膜应用在燃料电池类别中占70%以上。

此前,由德国化学巨头巴斯夫公司开发的燃料电池由高温燃料电池膜电极组成,一度垄断市场,并供应给全球客户,如三星、普雷格能源和丹麦塞雷尼格公司。据kunai公司研发人员向第一财经记者介绍,kunai公司开发的新型高温质子交换膜(以下简称“KunAi- HTPEM”)与BASF产品相比,具有超高分子量、优异的机械强度和优异的质子传导率,有效保证了氢燃料汽车应用过程中超长的运行时间和优越的成本控制。根据初步计算,KunAi-HTPEM可达到35000-40000小时的恒定运行,运行能力的提高将为燃料电池堆的使用寿命提供坚实的保证。

上述研发人员透露,库奈公司技术团队的核心成员参与了巴斯夫第一代高温质子交换膜产品的研发。在过去的四年中,自主开发的高温质子交换膜技术已经被测试为具有10-20%的固体含量,并且质子膜的机械强度已经大大提高。

据业内人士介绍,质子交换膜燃料电池具有运行温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点。在电池内部,质子交换膜是质子迁移和运输的供应通道,使质子交换膜从阳极到达阴极,并与外部电路的电子转移形成回路,向外部供应电流。质子交换膜的功能在燃料电池的功能中起着非常重要的作用,它的好坏直接影响到电池的使用寿命。

此前,中科院高院士透露,氢燃料电池更适合替代柴油动力的长途运输车辆和乘用车,锂离子电池更适合乘用车。不过,据业内分析人士称,从使用情况来看,常温质子交换膜应该在卡车、公交车、物流车等长途运输车辆,以及偏远山区的大型基站、铁塔电源和电源等方面有着广泛的应用。然而,高温质子交换膜技术路线和现有的锂电池电动车路线在出租车、客车、移动电源等领域的应用场景中将会更加方便和富有成效

库奈公司的负责人向第一财经记者表示,他已经在为该工艺准备各种专利申请材料,并预计在不久的将来向世界提交该工艺的专利申请。同时,库奈公司设计了战略合作伙伴,他们在引进国内内涵工程和技术方面积累了多年的经验。它计划在成都、青岛和新加坡设立工厂,以尽快实现大规模生产。战略伙伴关系伙伴的资本注入和合资企业的组建正在进行中。

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