“國內(nèi)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展才剛剛起步，絕大部分都是‘新面孔’，燃料電池同行轉(zhuǎn)向PEM制氫的居多，大家都需要多一些耐心。”氫電中科技術總監(jiān)曾建皇博士在2022高工氫電年會氫氣制儲運專場發(fā)表演講時表示，核心材料的國產(chǎn)替代將從本質(zhì)上影響我國氫能戰(zhàn)略的實施和“碳達峰，碳中和”目標的實現(xiàn)。
曾建皇博士的演講主題是“劍指電解水制氫催化劑 拓展綠氫藍海”。在演講中，他展示了氫電中科在氫燃料電池催化劑和制氫催化劑領域的發(fā)展成果，并對當下的PEM電解水制氫市場進行了分析和展望。
首創(chuàng)技術路線，燃料電池催化劑已二次迭代
氫電中科是廣東省高新技術企業(yè)，致力于氫能和氫燃料電池電源系統(tǒng)關鍵材料、部件開發(fā)和提供氫能應用解決方案，是廣東省燃料電池汽車示范城市群核心材料催化劑重點企業(yè)。
公司成立于2018年4月，位于國家自貿(mào)試驗區(qū)、粵港澳全面合作示范區(qū)——廣州南沙區(qū)，擁有研發(fā)、中試和生產(chǎn)場地3000平方米。
讓氫能有一顆“中國芯”是氫電中科的發(fā)展宗旨，自成立以來，圍繞建立“以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研深度融合的技術創(chuàng)新體系”，氫電中科已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)出了穩(wěn)定可靠的第一代產(chǎn)品鉑碳催化劑，以及極具競爭力的第二代儲備產(chǎn)品鉑合金催化劑，該技術系統(tǒng)在國內(nèi)屬于首創(chuàng)。
“我們是用創(chuàng)新的技術路線，首創(chuàng)獨特的鉑碳和鉑合金催化劑制備技術是“0到1”的原創(chuàng)，而不是“1到N”的引進和迭代。” 曾建皇博士指出。
目前氫電中科的鉑碳催化劑已上車通過強檢，經(jīng)客戶全面測試反饋，成本低，電化學活性面積和質(zhì)量活性高，超過同類產(chǎn)品。且工藝適應性強，重復性高、良品率高，鉑碳催化劑批次產(chǎn)品的差異性小于2%；量產(chǎn)設備成本低。
第二代鉑合金催化劑以鉑碳為原材料，制備合金，所以非常方便實現(xiàn)合金的粒徑、組分的調(diào)控，其單電池性能、長壽命測試、循環(huán)穩(wěn)定性測試結果均優(yōu)于國際知名產(chǎn)品。
“難能可貴的是我們可以實現(xiàn)個性化的定制，不同的碳載體我們可以實現(xiàn)個性化的定制，相關指標對比友商具備明顯優(yōu)勢，產(chǎn)品已斬獲多項資格認證和榮譽。”他補充道。
PEM制氫是藍海，氫電中科制氫催化劑已實現(xiàn)銷售
PEM電解水制氫的工作電流密度和總體效率高，產(chǎn)氣壓力大，動態(tài)響應快，能適應可再生能源發(fā)電的波動性 ，具備廣闊發(fā)展前景。
PEM電解水制氫市場的快速崛起給上游材料市場帶來了想象空間，其中析氫、析氧催化劑、質(zhì)子交換膜是關鍵材料，關鍵材料中催化劑就占到40%，是PEM制氫材料中相當大的一部分。
目前經(jīng)過驗證、實用的，在高電壓、酸性條件下能達到較高析氧活性的電催化劑僅有以Ir為代表的貴金屬基催化劑（Ir和IrOx等）。主要的制備方法包括熱氧化法、化學沉淀或者溶膠-凝膠法、亞當斯(Admas)熔融法。
“我們公司制備催化劑的路線均不同于以上的路線，而是采用自己獨特的制備工藝路線。” 曾建皇博士表示。氫電中科的PEM電解水制氫催化劑通過高溫熱處理和氣氛調(diào)控，從而制備得到粒徑為4nm左右、顆粒大小均一的IrOx或Ir@IrOx催化劑。
銥黑催化劑在溶液里是非常分散的顆粒，變成銥碳之后就變成葡萄球狀的催化劑，附著在碳上就是分散的顆粒，粒徑均勻，3nm左右，采用XRD amorphous結構，其成本相對更低，加工費約比市場價低30%。
目前氫電中科的氧化銥催化劑已經(jīng)完成百克級以上銷售，200克以內(nèi)可實現(xiàn)5天供貨；銥黑催化劑已有多家客戶評估驗證，反饋良好，500克以內(nèi)可實現(xiàn)10天供貨；預計在明年年中，氫電中科將完成批次500克量產(chǎn)。
下一步，氫電中科將通過形貌控制、結構設計、載體材料改進等途徑進一步改進其制氫催化劑的產(chǎn)品性能。
“我們深知，電解槽效率和使用壽命與催化劑、膜、電極結構和電解槽結構等都密切相關，只有上下游協(xié)同，才能打通產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，行業(yè)才能健康發(fā)展。氫電中科將繼續(xù)發(fā)揮獨特的材料開發(fā)途徑的核心競爭優(yōu)勢，為客戶提供量身訂造的產(chǎn)品。” 曾建皇博士表示。
