氫燃料電池堆是整個燃料電池產業鏈的核心部分,其性能和成本直接決定了燃料電池產業化進程。目前,我國燃料電池電堆行業正大踏步向前發展,新的技術突破和產品不斷涌現。
一方面,電堆產業飛速發展,技術水平和資本投入齊頭并進;另一方面,這一情況也引發了行業對膜電極、雙極板等零部件核心技術國產化水平進一步提升的迫切需求。
電堆:國產化趨勢明顯,電堆企業迅速發展
縱觀近幾年車用電堆裝機量的表現,2019年是國內氫燃料電池汽車飛躍發展的一年,車用電堆的需求增長迅猛,國家層面對于發展新能源所發布的一系列補貼政策提振了行業發展。
目前,很多企業都致力于為燃料電池電堆行業瓶頸的研究與突破,一些頭部企業陸續生產國產化程度很高的電堆產品,并且投入行業進行驗證使用。
目前,國內電堆企業正在迅速崛起,其產量也在大幅增加,經過2020年的短暫回落2021年表現更加突出。
據勢銀(TrendBank)數據顯示,在國家補貼政策以及示范城市群還未落地的情況下,僅上半年就已完成2020年全年裝機量的66%。同時指出,2021年上半年車用電堆總裝機量達71.28MW,同比增長32.4%。
圖片來源:勢銀能鏈
催化劑:國內穩定性較差,催化劑進口依賴嚴重
目前,燃料電池用催化劑的相關知識產權一直掌握在少數國外企業手中,催化劑核心材料長期依賴進口,導致其占據很大一部分成本,制約了我國氫能產業的自主發展。隨著政府對氫燃料電池汽車產業的扶持及關鍵技術的突破,未來幾年燃料電池催化劑產業將迎來快速增長。
當前田中貴金屬和莊信萬豐催化劑公司(JM)在國內占據國內較大市場份額,其他如優美科公司(Umicore)、賀利氏和巴斯夫等外企在國內市場也有相關動作。
但也有很多國內企業在迅速發展,如中自催化、中科科創、濟平新能源、擎動科技、貴研鉑業、武漢喜瑪拉雅光電、南京東焱氫能源、西安凱立新材料等等,已初步形成打破國外壟斷之勢。
據業內人表示,目前國內單次單產能超1kg,年產能超300kg算是大規模生產,但目前少有企業能達到該標準。因此,也說明國內尚未實現大規模化生產、性能優異且穩定的產業化應用。
質子交換膜:大多處于示范應用階段,與國外仍有差距
目前,市場上在售的全氟磺酸型質子交換膜基本上以戈爾的GORE-SELECT質子交換膜為主。我國山東東岳集團也已可以自主生產全氟磺酸樹脂。
從電池的要求來看,PEM還有很多方面的不足。但是隨著各個廠家的發展,在其成本、耐久性、綜合性能上都有所提升,在目前來看不算很大的問題,但是仍有很大的進步空間。
燃料電池質子交換膜市場由燃料電池市場所決定,目前質子交換膜燃料電池在國外處于商業化示范應用階段,已涉及車輛、移動電源、船舶、固定式發電等廣泛領域,規?;枨笫袌稣谥鸩叫纬桑虼巳剂想姵刭|子交換膜蘊藏著巨大的增長潛力。
從國內來看,我國燃料電池也已在車輛、小游船、移動電源等領域有示范應用。雖然距離商業化應用尚有距離,但燃料電池的高轉化率與廣泛的用途決定了燃料電池市場定得到健康發展,燃料電池用質子交換膜的市場前景可期。
氣體擴散層:國內基材落后較大,產業化水平有待提升
目前全球氣體擴散層行業由幾個國際大公司壟斷,全球的材料供應商有日本 Toray(東麗) 公司、美國Avcarb、加拿大 Ballard 及德國 SGL 、科德寶幾家,國內市場基本由以上企業占據較大的市場份額。
綜合來看,國內只有江蘇天鳥、通用氫能、上海河森等少數企業涉足研發氣體擴散層,并且大多處在小批樣試產的狀態,其中通用氫能既做碳紙也做MPL層,可以根據客戶需求提供碳紙及氣體擴散層成品。
但是,國內在氣體擴散層材料領域的技術探索已經有所建樹,碳紙類材料的實驗室技術可對標國際部分先進產品水平,但在實現產品規?;a方面還有一定的差距。
整體而言,國內氣體擴散層基礎相對較弱,與國外差距還較大。由于燃料電池行業對氣體擴散層的需求量小,現階段國內企業研發動力不足。
雙極板:向復合材料與金屬材料雙極板邁進
目前,國內外對于 PEMFC 雙極板材料的研究主要集中在石墨、金屬和聚合物復合材料方面。但國內石墨雙極板較成熟,個別廠商生產的石墨雙極板部分性能已達國際先進水平。國內目前在向金屬板和復合材料邁進,技術仍有較大提升空間。
據了解,國內石墨雙極板公司例如上海弘楓、上海弘俊新能源、江蘇神州碳制品、華熔科技等等都是發展較為成熟的企業。
其中,江蘇神州碳制品于1998年開始從事氫燃料電池用石墨雙極板的研發及生產,是中國第一家開始從事氫燃料電池用石墨雙極板的研發及生產的企業。截止2020年末已為國內外一百多家學校、科研所、電堆廠家、車企,累計提供五百多萬片石墨雙極板,是國內石墨雙極板領軍企業。
金屬雙極板方面,目前涉及的企業也在慢慢增多——
例如,上海治臻,該公司主要從事車用氫燃料電池金屬雙極板的研發、生產及銷售,是國內金屬雙極板行業的龍頭企業。其他電堆企業如國鴻氫能、驥翀氫能、新源動力、氫璞創能等也在為其電堆研發雙極板產品。
其中,上海治臻累計開發了7代具有自主知識產權的金屬雙極板,并掌握“全工藝鏈集成”關鍵自主核心技術,實現了給國內核心主機廠及電堆企業的大規模量產供貨,成為國產金屬板技術實力“擔當”。
攀業氫能在燃料電池的關鍵材料制備、電池堆結構設計等關鍵技術方面取得了突破,擁有完全自主的知識產權。攀業擁有中國專利30項,國際專利2項;在中小功率燃料電池系統的開發、生產和應用上取得了突破性的進展。聚焦通信用燃料電池備用電源,無人機動力系統,車載燃料電池及教具產品等核心業務。
商務合作:
吳曉汶:13690651224
郵箱:market@pearlhydrogen.com
網址:http://www.dhd666.com
地址:上海市奉賢區陳橋路1979號南一幢