近日，坤艾新材料科技(上海)有限公司(KunAi，下稱“坤艾”公司)宣布，成功研發(fā)新一代以超高分子量高性能磷酸摻雜聚苯并咪唑(PBI)為核心的高溫燃料電池質(zhì)子交換膜(HTPEM)，這項(xiàng)技術(shù)因?yàn)樵谘邪l(fā)質(zhì)子交換膜燃料電池中占據(jù)核心作用，因此也被形象地稱為“燃料電池的心臟”，而這也是中國企業(yè)首次攻克多項(xiàng)核心材料的技術(shù)難題，有效填補(bǔ)我國企業(yè)在高溫質(zhì)子交換膜領(lǐng)域的自有技術(shù)空白。
根據(jù)電解質(zhì)和燃料不同，燃料電池分為六類：質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、堿性燃料電池(AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、磷酸燃料電池(PAFC)。
其中，PEMFC單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，由于PEMFC燃料電池?fù)碛休^高轉(zhuǎn)化率及分子密度的特征，因此在氫燃料汽車中受到廣泛運(yùn)用，并逐漸成為最主流的一種燃料電池模式，據(jù)行業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)E4Tech的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2011-2018年，受到交通領(lǐng)域需求拉動(dòng)，質(zhì)子交換膜(PEMFC)全球出貨量出現(xiàn)了跨越式增長，年均復(fù)合增長率達(dá)到42.57%，而2017-2018年，質(zhì)子交換膜在燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用占比已經(jīng)達(dá)到70%以上。
此前，由德國化工巨頭巴斯夫(BASF)研發(fā)的燃料電池由高溫燃料電池膜電極構(gòu)成，一度壟斷市場，并向三星、普拉格能源、丹麥Serenergy等全球客戶供應(yīng);據(jù)坤艾公司研發(fā)人員介紹，由坤艾公司開發(fā)的新型高溫質(zhì)子交換膜(下稱“KunAi- HTPEM”)相較巴斯夫的產(chǎn)品具有超高分子量、卓越的機(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)異的質(zhì)子導(dǎo)通率，并在氫燃料汽車的應(yīng)用過程中有效保證超長運(yùn)行時(shí)間及較為良好的成本控制，據(jù)初步測算KunAi-HTPEM預(yù)計(jì)可以達(dá)到3.5-4萬小時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行能力的提高將為燃料電池組的使用壽命做堅(jiān)實(shí)保障。
上述研發(fā)人員表示，坤艾公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)核心成員參與研發(fā)了巴斯夫第一代高溫質(zhì)子交換膜產(chǎn)品，本次經(jīng)歷四年的時(shí)間，自主研發(fā)的高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)，經(jīng)測試固體含量可高達(dá)10～20%，質(zhì)子膜的機(jī)械強(qiáng)度也相應(yīng)有較大幅度的提高。
據(jù)業(yè)界人士介紹，質(zhì)子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動(dòng)快、比功率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，而在電池內(nèi)部，質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，使得質(zhì)子經(jīng)過膜從陽極到達(dá)陰極，與外電路的電子轉(zhuǎn)移構(gòu)成回路，向外界提供電流，因此質(zhì)子交換膜的性能對(duì)燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞直接影響電池的使用壽命。
此前，中科院歐陽明高院士曾表示，氫燃料電池更適合替代使用柴油的長途運(yùn)輸車輛以及客車領(lǐng)域，鋰離子電池更適合于乘用車領(lǐng)域;而據(jù)業(yè)界分析人士介紹，從使用場景來看，未來常溫質(zhì)子交換膜在卡車、大巴車、物流車等長途運(yùn)輸車輛以及大型基站、鐵塔電源、偏遠(yuǎn)山區(qū)供電等方面應(yīng)該有豐富的應(yīng)用環(huán)境，而高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)路線和現(xiàn)有的鋰電池電動(dòng)車路線，因?yàn)楝F(xiàn)有的成本優(yōu)勢和安全性，在出租車、乘用車、移動(dòng)電源等領(lǐng)域的應(yīng)用場景將會(huì)更加便利和豐富。
坤艾公司負(fù)責(zé)人表示，針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在準(zhǔn)備各項(xiàng)技術(shù)專利申請(qǐng)資料，預(yù)計(jì)在近期在全球提交技術(shù)專利申請(qǐng)。同時(shí)，坤艾公司計(jì)劃引進(jìn)國內(nèi)在工程和工藝領(lǐng)域有多年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累的戰(zhàn)略合作伙伴，計(jì)劃在成都、青島、新加坡分別建廠，盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。戰(zhàn)略合伙伙伴的注資和合資公司組建正在推進(jìn)中。
