8月19日，在武漢經(jīng)開區(qū)民營科技工業(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)，國內(nèi)首條自動化膜電極生產(chǎn)線開足馬力，一張張薄如報紙的黑色薄膜來回穿梭、組裝。
“這是我們自主研發(fā)生產(chǎn)的CCM型膜電極，已在國內(nèi)1000多輛主流氫燃料電池商用車上實現(xiàn)批量應(yīng)用，并出口至美國、德國、韓國等10多個國家和地區(qū)，實現(xiàn)了國產(chǎn)膜電極對國際壟斷的反向輸出?！蔽錆h理工氫電總經(jīng)理田明星說。
16年磨一劍實現(xiàn)膜電極國產(chǎn)化
膜電極是電堆里氫能轉(zhuǎn)化為電能的反應(yīng)場所，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，被譽為燃料電池的“芯片”。
質(zhì)子交換膜。
“一個電堆大概有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。
長期以來，由于新型膜電極量產(chǎn)制備技術(shù)被美國、日本等相關(guān)企業(yè)壟斷，我國在這一領(lǐng)域幾乎全部依賴進(jìn)口，價格昂貴且供貨周期長，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”項目，獲得湖北省技術(shù)發(fā)明獎一等獎，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，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，為我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐?！?/p>
與此同時，在國家科技支撐計劃項目的支持下，武漢理工氫電還自主開發(fā)了國內(nèi)首條膜電極自動化生產(chǎn)線，將膜電極從最初的單片生產(chǎn)升級到自動化生產(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)，累計銷量突破200萬片，產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)自主燃料電池市場主要份額。
“特別是北京冬奧會上，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，就來自武漢理工氫電?！碧锩餍钦f。
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年獲得美國燃料電池備用電源公司的認(rèn)證，成功打入美國市場，為沃爾瑪、亞馬遜等大型倉儲基地裝備了數(shù)萬臺燃料電池物流叉車。此后，又相繼拓展到德國、法國、韓國等多個國家和地區(qū)，充分展示了國產(chǎn)膜電極的競爭力。
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，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化生產(chǎn)線上進(jìn)行操作。
田明星告訴湖北日報全媒記者，作為未來國家能源戰(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，實現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，我國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，目前，國內(nèi)PEM電解水制氫的膜電極還多為進(jìn)口，價格昂貴、成本較高，影響了PEM電解水制氫技術(shù)的大范圍應(yīng)用。
為實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，2016年，武漢理工氫電率先啟動研發(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、高可靠性和強環(huán)境適應(yīng)性、抗反極、低溫冷啟動等優(yōu)點，目前已開始小批量生產(chǎn)。除了向國內(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。
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快速發(fā)展?！拔磥韮蓚€月的訂單已全部排滿，今年上半年銷售收入同比增長了90%?！?/p>
武漢理工氫電還正抓緊打造國內(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)品可同時滿足1至2萬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)。
（湖北日報全媒記者謝慧敏）
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