濟南壓力機廠家|燃料電池行業研究及產業鏈梳理

濟南壓力機廠家|燃料電池行業研究及產業鏈梳理

Jun 23, 2021

核心觀點

環保、熱值等特(tè)性加持(chí),政策推動,氫燃料車用場景快速拓展。濟南壓力機廠家了解到,氫能是一種清 潔脫碳、應(yīng)用場景豐富的二次能源,也(yě)是可再生能源儲存和轉(zhuǎn)化的(de)理想載體和媒 介。在遠期“碳中和”實現的過程中,氫能的地位將越發重要,在傳統工業、交通、 建築等領域脫碳中將扮演重要作用。在此背景下,草莓视频污在线观看認為燃料(liào)電池汽車將進入(rù) 快速發展的黃金十年(nián),產業鏈配套的材料、設備生產商將迎(yíng)來巨大成長機遇。我 們梳理了主要環節如下:

1)電堆:國(guó)產(chǎn)化仍需巨大努力(lì)。巴拉德較為領先,國內廠商集成能力有待增強, 目前(qián)國內擁有上海重塑、億華通等燃料電(diàn)池係統供應商。

2)質(zhì)子交換(huàn)膜:國內廠商產品已經商業化,成本品質有待提升。國際材料巨頭 如杜邦等已經具有非常成熟的(de)技術,國內廠商已經具有商(shāng)業化產品,但是穩定 性、成本有待改善,主要國內供(gòng)應商有東嶽集團、鴻達(dá)興業(獲得技術授權) 等(děng)。

3)催化(huà)劑:需要通過改(gǎi)善催化劑結構實現降本。催化劑的(de)核心痛點是降本提效, 仍需在催化劑合金結構(gòu)等方麵進行改(gǎi)善。

4)氣體(tǐ)擴(kuò)散層:國內(nèi)基(jī)材落後較大,產業化水平有待提升。據濟南壓力機廠(chǎng)家了解,碳(tàn)纖維布、非織造 布、碳(tàn)黑紙及碳纖維紙作為基體材料,成本占整個燃料電(diàn)池(chí)成本的 20%~25%, 目前國內基材(cái)生產能力和成本控製能力仍具有較大劣勢。

5)雙極板:核心難(nán)度在(zài)於設計,金屬雙極板國內布局廣泛。在石(shí)墨(mò)雙(shuāng)極(jí)板(bǎn)方麵, 國內較為落後(hòu),但是(shì)金屬雙極板布局廣泛(如安泰科技等),未來有彎道超車 的可能。

6)密封膠、緊固件、空壓機、循環泵等:可承接部分傳統工藝(如汽車),市 場(chǎng)仍被海外企業主導,未(wèi)來國產化可能性較高。

氫能源(yuán)汽車:“碳中和”背景下或將高速(sù)增長

政策推動下,環保、熱值、儲量等多(duō)方麵具有優勢,氫(qīng)能時代或來臨汽車是當前人類最重要的交通工具之一,目前的動力來源均來自化學(xué)能向機械能的轉 化,主(zhǔ)要的轉換方式有三種:

1)燃油/天然氣汽車:利用內燃機對化石燃料燃燒產生的能 量進行轉化;

2)鋰電車:利用(yòng)電池和電機實(shí)現電化學儲能的(de)動(dòng)力(lì)轉化;

3)氫能車:利用 電堆發生原電池反應實現氫氣儲存的化學能轉化。草莓视频污在线观看認為,氫能解決方案具有以下優(yōu)勢:

環保友(yǒu)好:主要排放物為水,不存在汙染和 CO2 的(de)問題(tí)。

儲量豐富:氫是宇宙(zhòu)中分布最廣泛的物質,它構成了宇宙(zhòu)質量的 75%,不過主要 以化合(hé)態(tài)的形式出現,分離提純需要一定的成本。

熱值高:除核燃料外,氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料(liào)和生(shēng)物燃料中最高 的;汽油的 3 倍,乙醇的近 4 倍,煤(méi)炭的 5~6 倍(bèi)。

過去幾年,氫能(néng)經過技術發(fā)展、產業化(huà)初期的(de)探索以及海(hǎi)外技術的(de)逐步擴(kuò)散,氫能在 國內的發(fā)展也完成了“從 0 到(dào) 1”的突破(pò),產業鏈具備了雛形,政策力度也在加大。從分行 業的技術規劃、到寫入全國政府工作報告、再到能源法的征求意見稿中將氫能正式列入能 源範疇,顯示出政策對(duì)氫能發(fā)展的(de)成熟度和長期發展方向的肯定,特別是 2020 年對氫燃 料電池汽車示範應(yīng)用等鼓勵政策的落地,對氫能產業的支持更為細化和明確,也有助於政 策支(zhī)持效果更快的顯現。

對於地方政府政策而言,濟南壓力機(jī)廠家(jiā)了(le)解到的賽迪科創的《2020 年氫應用發展白皮書》顯示,中國 已有 20 餘個省(自治區、直轄市)、市、縣出台氫能產(chǎn)業專項政策約 42 個,省級、市級、 縣級政策占(zhàn)比(bǐ)分別為 28.6%、54.7%、16.7%。地方政策出(chū)台較多的區域(yù)主要集中在廣東、 浙江、江蘇、山東等區域,核心聚焦在氫燃料汽車(主要為城市公交大巴車和物流車)的 推(tuī)廣、氫(qīng)燃料電池核心技術研發、加氫站等基礎設施以及氫能示範城區的建設等等。預計(jì) 在中央政府和(hé)地方(fāng)政府的政策加(jiā)持下,在技術基礎(chǔ)條件(jiàn)較好、經濟實力較強的區域,氫(qīng)能 發展有望逐步提速(sù)。

燃料(liào)電池:更新節能環保發電新技(jì)術

燃料電池是一種把(bǎ)燃料所具(jù)有的化學能直接轉換成電能(néng)的化(huà)學裝置(zhì),又稱電化學發(fā)電(diàn) 器。它是繼水(shuǐ)力發電、熱能發電和原子能發電之後的第四種發電技術。由於燃料電池是通 過電化學反應把(bǎ)燃料的化(huà)學能中的吉(jí)布斯自由能部分轉換成(chéng)電能,不受卡諾循環效(xiào)應的限 製,因此效率高;另外,燃料電池用燃料和氧氣作為(wéi)原(yuán)料,同時沒有機械傳動部件,故沒 有噪聲汙(wū)染,排放出的有害氣體極少。由此可見,從節約能源和保護生態環境的角度來看, 燃料電池是最有發展前途的發電技術。

燃料電池是大功率、高比功率與(yǔ)高比能量(liàng)的電池,具有很高的經濟性。燃料電池起源 於 19 世紀,是一種將燃料與氧化劑通過電化學反應直接轉換成電(diàn)能的發電裝置。20 世紀 70-80 年代,全球能源危機和航天軍備競賽大大(dà)推動了(le)燃料電池的(de)發展(zhǎn)。20 世紀 90 年代 至今,人類(lèi)日益關注環境保護,燃料電池工作可靠、操作簡單、清潔高(gāo)效、電化學反應有 害產物較少,因而得到(dào)長足發展,核心關鍵技(jì)術不斷突破,商業化應用前景廣闊,也被視 作最具發展前途的能源(yuán)動力裝置之一。

燃(rán)料電池發電原理(lǐ)

氫能燃料電池是使用化學元素氫作為燃料的清潔電池,據濟南壓力機(jī)廠家了解,基本原理是將氫能注入燃料(liào)電 池的陽極(jí)(即負(fù)極),經過鉑等催化劑的(de)作用,在電極上與電解質發生反應(yīng)失去電子,氫 離子穿過質子交換膜到達燃料電池陰極(即正極),電子通過外部電(diàn)路到達燃料電池正極 產生電流。

燃料(liào)電池組成主要分兩部分:膜電極組件(MEA)和雙極板,其他結構件包括:密封件、 端板和集流(liú)板等。而電堆是由多片單電池組成的結構,電堆(duī)及(jí)其監測單元(CVM)、外部封 裝、流(liú)體岐管總成叫燃料電池(chí)模(mó)塊。

燃料電池產業鏈梳理

燃料電池產業(yè)鏈:上遊(yóu)材料、部件、係統,下遊整車生產

燃料電池汽車產業鏈主要包含上(shàng)遊(燃料電池動力係統及(jí)關鍵部件)和下遊(yóu)(整車生 產)兩(liǎng)大部分。與傳統汽車產業鏈(liàn)相(xiàng)比,燃料電池汽車產業鏈主要新增了(le)燃料電池係統和 車載供氫係統,其中燃料(liào)電池係(xì)統是核心結構。

國內燃料電池汽車(chē)產業鏈狀況:廣泛布局,體量快速增長

下遊整車產業(yè),大品類齊全,實際量產以商用車為(wéi)主。商用(yòng)車是目前(qián)中國燃料電池(chí)汽 車的主要應用領域,產品種類主要(yào)包括大中型客車、輕型客車、輕型貨車(物流車)。主 要參與企業包括宇通、中通、北(běi)汽福田、佛山飛馳、上海申沃、南(nán)京金龍(lóng)、上汽大通、東 風、奧新新能源等。另外,中國重汽已推出一款氫(qīng)燃料電池港口牽引重卡。乘用車方麵國 內較早涉足的僅有上汽(榮威 950),近期發布燃料電(diàn)池汽車乘用車(chē)樣車的企業包括武漢格 羅夫和愛馳汽車(甲醇燃料電(diàn)池汽車),長城、廣汽(qì)、奇瑞、吉利(甲醇燃料電池)等車 企規(guī)劃 3~5 年內推出其燃料電池車型(xíng)。但截至目前,燃料電池乘用車總體上均(jun1)處於研發 驗證階段。在產品路徑上,當前中國(guó)以商用車(chē)產品為主,而日本和韓國以乘用車為主。

 

上遊部件產業(yè):主要部件總體實現(xiàn)從無到有,部分尚存空白。燃料電池電堆、燃料(liào)電 池(chí)係統、車載高壓供氫係統(tǒng)等核心主要部件總體實現從無到有。其中產業鏈比較密(mì)集的領 域有燃料電(diàn)池電堆集成、燃料電(diàn)池係統集成(chéng)、大功率燃料(liào)電池汽車用 DC/DC、儲氫瓶、高 壓(yā)儲氫瓶用鋁(lǚ)合金;企業數量較少(shǎo),產業鏈相對薄弱的領域有膜電(diàn)極、雙極板、催化劑、 質子膜;產業鏈(liàn)尚屬空白的領域有炭(tàn)紙、氣體擴散(sàn)層、氫氣循環泵、增濕器、碳纖維儲(chǔ)氫 材料、塑料儲氫材料、瓶口組合閥、高壓管路、減壓器等。鑒於無增濕燃料電池電堆已成 為發展趨勢,且(qiě)中國新源動力等企業也已研發出無(wú)增濕燃(rán)料電池電堆,增濕器目前產業空 白的影響可忽略。

實際量產中,依賴進口的核心部件和關鍵基(jī)礎材料仍較多。受國內工業(yè)基礎能(néng)力(lì)依(yī)然 薄(báo)弱的影響,若追溯到關(guān)鍵(jiàn)基礎材料、核心基(jī)礎零部(bù)件、元器件的層(céng)麵,批量化產品的應 用仍需依賴進口。依賴進口的原因主要有兩種(zhǒng),一種是(shì)國內產業鏈尚存空(kōng)白(bái);另一種(zhǒng)是國 內(nèi)有供應商,但產品性能或供應商配套能力不能滿足要求。在燃料電池汽車核心部(bù)件方麵, 中國目前主要掌握的是電堆和電堆係統的集(jí)成、車載儲氫瓶的集成。

生(shēng)產和研發測試設備是較(jiào)大短板。燃(rán)料電池試製及生產設備,如專用塗布機(jī)等,目前國內有自行研發,但主要是企業自用(yòng),尚未形成通用產品。測試(shì)設備目前主要依賴進口, 比如膜電極、高壓儲氫瓶、供氫閥件的測試設備主要來(lái)自加拿(ná)大 GREENLIGHT 公司、日 本 ESPEC 和(hé)德國(guó) CTS 公司等。另外,加氫站用設備(bèi)包括空氣壓縮機(jī)、各類管路(lù)和閥件以 及加氫槍等目前也主要(yào)依賴於國外進口。其中站(zhàn)用壓縮機生產企業主(zhǔ)要有美 HYDRO-PAC 公司、美國 PDC 公司、德國 Linde 公司,站用(yòng)高壓儲氫罐代表生產(chǎn)企業為美國 AP、美國 CPI 公司,氫氣加注機主要由德國 Linde 和美國 AP 公司供應。

近年產業集聚加速,初步形成幾大集聚區,有助於產業鏈的加速完善。截(jié)至 2019 年 2 月,中國燃(rán)料電池汽車相關企業數量近 250 家,其中近三年來相關企業(yè)數量增速加快, 並初步(bù)形成(chéng)了長三角(jiǎo)、華南及環京幾大產業集聚區。另外(wài),中部、西部、東北一些(xiē)電動汽 車產業(yè)相對(duì)落後,或工業副產氫以及光(guāng)電水電資源(yuán)較為豐富以及(jí)氣候極寒等地區,也是布 局燃料電池汽(qì)車產業的重要區域。

 

大型企業集團進場(chǎng),加快(kuài)產業鏈構建和集聚。2017 年以來,上汽集團、濰(wéi)柴集團、 長城(chéng)集團、雪人股(gǔ)份等國內大型企業紛紛調整業務戰略或增加業務板塊,快速布局(jú)氫能與 氫燃料電池(chí)核(hé)心零部件產業(yè),其(qí)中上市公司(sī)超(chāo)過 30 家。大型企業集團進(jìn)入燃料電池核心 零部件(jiàn)產業,憑借資金實力和渠道優(yōu)勢以及(jí)大規模的研發(fā)和產業投入加(jiā)速產業鏈的構建和 集聚,加快燃料電池汽車國產重要部件(jiàn)性能提升和規模化生產的時(shí)間表。

地方政府積極推動,有助於(yú)產業鏈進一步健全。截至 2020-05,全國有近 50 個省、 市、地區出台相關規劃、政策,鼓(gǔ)勵當地氫能及氫燃料電池汽車的發展(zhǎn)。其中長三角、珠 三角省市政策數量占地方政策總數的 60%左右,這些政策涉及加氫站建設補貼(tiē)、車輛推廣 應用補貼、氫能產業規劃、重點項目研發等諸多(duō)方(fāng)麵。多地區通過氫能小鎮、氫能(néng)產業園、 氫能科技園等多種形式,鼓勵氫能及氫燃料電池汽車發展(zhǎn)。

主要零部件及材料梳理

氫燃料電池主要由陽極(jí)、陰極(jí)和(hé)質子交換膜構(gòu)成,陽極為氫(qīng)燃料發生氧化的場所,陰 極為氧化劑還原(yuán)的場所,兩(liǎng)極都含有加速電化學反應的催化劑。按照氫燃料電池的構(gòu)造劃 分,關鍵材料可以分為電(diàn)堆材料和(hé)氫燃料(liào)電池係統材料。其中(zhōng)電堆材料包括膜電極材料、氣體擴散層材料、雙極板材料、密封圈材料和端板材料五大類(lèi);氫燃料電池係統材料包括 儲氫瓶材(cái)料、壓縮機材料、氫循環(huán)係統材料和增濕器材料四大類。

電堆:仍需巨大努力

國外主要燃料汽車(chē)廠商如(rú)豐田、本田、現代等大多自行開發電堆,加拿大的(de)巴拉德和 氫能公司可以(yǐ)單獨提供(gòng)車用電堆產品(pǐn)。國內(nèi)現在(zài)能獨立自主開發電堆的企業有限,雖然(rán)已(yǐ) 經達到(dào)商業化應用的技術指標要求,但都正處於從小批(pī)量生產到產業化轉化的關鍵階段, 與國外相比還有(yǒu)很大的技術差距。 質子交換膜:產品已經(jīng)商業化,成本品質(zhì)有待提升 在氫燃料電池的(de)膜(mó)電極材料中,質子(zǐ)交(jiāo)換膜最為關鍵,其作用是在反應時,隻讓(ràng)陽極 失去電子的氫離(lí)子(質(zhì)子)透過到(dào)達陰極,但(dàn)阻止電子(zǐ)、氫(qīng)分子、水分子等通過。全氟磺酸質子交換膜材料(liào)具備機(jī)械強度高、化學穩定性強、在低溫下電(diàn)流密度大、高濕度下導(dǎo)電率 高、質子傳導電阻小等特點,可以滿足氫燃料電池對膜電極的性能要求(qiú),是質子交換膜材 料的主流,高溫膜、複合膜、堿性膜是未來發展方向。

全球全氟磺酸(suān)型膜的供應商集中於(yú)美國、日本、加拿大。其中應用最廣泛(fàn)的是美國杜 邦公司的 Nafion 係列膜、Dow 化學公司的 Dow 膜和 3M 公司的 PAIF 全氟碳酸高溫質子 交換(huàn)膜;日本 AsahiChemical(旭(xù)化成)公司的 Aciplex 膜和 AsahiGlass(旭硝子)公司的 Flemion 膜;加拿大 Ballard 公(gōng)司 BAM 膜。目前 Nafion 膜的售價(jià)一般在 500$/m2 以上,DOE 數據顯示 80kW 的燃料電池需要約 11.8m2 的質子交換膜,質子交換(huàn)膜材料成本至少為 73.75$/kW。

我國已具備全氟磺酸型質子交換膜產業化能(néng)力。東嶽(yuè)集團質子交換膜(mó)性能出(chū)色,年(nián)產 500t 的生產(chǎn)裝置已(yǐ)經(jīng)建成投產。目前,東嶽 DF260 膜厚度可做到 15μm,在 OCV 工(gōng)況下 耐久性大於 600h。武漢(hàn)理工新能源公司、上海神力科技公司、新源動力股份有限公司和 三愛(ài)富新材料(liào)科技有限(xiàn)公(gōng)司都有全氟磺酸型質子交換膜的生產能力;在(zài)複(fù)合膜方麵,武漢 理工新能源公司已向國內外數家研究單位提供測試樣品;中科院大連(lián)化物所(suǒ)和上海交通大 學也在質子交換(huàn)膜的研究領域有所突破。隨著燃(rán)料電(diàn)池批量(liàng)化生產,預計質子交換膜生產 成本會明(míng)顯下降。

催化劑:需要通過改善催化劑結構實現降本

催化劑是燃料電池的關鍵材料之一,其工(gōng)作原理是作用於氫氣,促使(shǐ)電子離開氫原子。 目前,燃料電池中常用的商用催化劑是 Pt/C,由納米級的 Pt 顆粒(3~5nm)和支撐這些 Pt 顆粒的大比表麵積活性碳構成。選用 Pt 是由於其為所有金屬(shǔ)材料中催(cuī)化 HOR 和 ORR 性能最高的材料,而且(qiě)滿足作為電極催(cuī)化材料的其他要求(高導電(diàn)率、高穩定性(xìng)、抗腐蝕等) [14]。然而,Pt 是稀有金屬,昂貴的價格(目前 Pt 基催化劑在燃料電池電堆中所占的(de)成本(běn)比例約為 50%)和極低的供應量已成為燃(rán)料電(diàn)池技術走向商(shāng)業化應用的主要障礙。

燃料電池催化劑主要生產商為美國的 3M 公司、Gore 公(gōng)司和 E-TEK 公司,英國的 JohnsonMatthery(莊信萬豐)公司,德國的 BASF 公司,日本(běn)的 Tanaka(田中貴金屬)公 司和 TKK 公司,比(bǐ)利時(shí)的 Umicore 公司(sī)等(děng)。本(běn)田 FCVClarity 燃料電池(chí)汽車(chē)催化劑(jì) Pt 含 量已經降至 0.12g/kW,豐田 Mirai 燃(rán)料電池汽車催化劑 Pt 含量為 0.175g/kW。目前,我國催化劑企業還未實現產業化的實質性突(tū)破。貴研鉑業股份有限公司、武漢 喜瑪拉雅光電科技股份有限公司、中科院大連化物(wù)所具(jù)備小(xiǎo)規(guī)模生產的能力,中(zhōng)科院長春 應用化(huà)學所、天津大學和中山大學等研究機構正(zhèng)在進行積極的產業化攻關(guān)。

氣體(tǐ)擴散層:國內基材落後較大,產業化水平有待(dài)提升

氣(qì)體擴散層位於(yú)氣體流場層與催(cuī)化層之間,主要作用是為參與反應的氣體和生成的水 提供傳輸通道並支撐催化劑,其性能對燃料電池的性(xìng)能產生直接影響。氣體擴散層由碳布 /碳網和防水(shuǐ)劑聚四氟乙烯材料構成,滿足(zú)高導電(diàn)性、高(gāo)強度、高孔隙度、耐(nài)腐蝕、結構致 密且表麵平整的特點。

氣體擴散(sàn)層的碳紙/碳布(bù)由碳纖維布、非織造布、碳黑紙(zhǐ)及碳纖維紙 作為基(jī)體材料構(gòu)成,成本占整(zhěng)個燃料電池成本的 20%~25%。氣體擴散層行(háng)業(yè)由幾個國際大公司壟斷(duàn)。目前(qián)全球的材料供應商僅有日本 Toray(東麗) 公司(sī)、加拿大 Ballard 及德國 SGL 三(sān)家。Toray 目(mù)前(qián)占據較大的市場份額,且擁有較多的 碳紙(zhǐ)相關專利,生產的碳紙具有高導電性、高強度、高氣體通過率、表麵平滑等優點。但 Toray 碳紙的脆性大,因此不能連續生產,導致其難以實現規模(mó)化(huà),極(jí)大地限製了供應量 的增長。 我國是碳纖維(wéi)紙需求大國,然而,受供應不足的影響,近年來國內碳纖維紙市場發展 相對(duì)較為緩慢。我國對碳紙的研發主要集中於中南(nán)大學、武漢理工大(dà)學以及北京化工大學 等高校,上海和(hé)森公司已有小批量碳紙產品供貨。

雙極板(bǎn):核心難度在於設計

雙極板(bǎn)在燃料電池中主(zhǔ)要起輸送和分(fèn)配燃料的作用,在電堆中負責隔離陰陽(yáng)兩極的氣 體,目前廣泛采用的雙極板材料有石(shí)墨板、金屬板及複合材料(liào)板。

雙(shuāng)極板約占整個燃料電 池質(zhì)量的 60%,占成本的 13%。主要功能有連接單體模塊、分隔反應氣體、收集電流(liú)、 散熱和排水等。其基體材料需具有強度高,致密性(xìng)好,耐蝕(shí)性、導電性和導熱性好等特點(diǎn), 材料的選擇將(jiāng)直接影響燃料電池的(de)電性能和使用壽命。

石墨雙極板

石墨雙極板目前最成熟,金(jīn)屬與(yǔ)複合材料雙極板有較大的發(fā)展空(kōng)間。石墨(mò)雙極板主流 供應商有(yǒu)美國 POCO 公司、SHF 公司、Graftech 公司,日本的 FujikuraRubber 公司、 KyushuRefractories 公司,英國 Bac2 公司,加拿大 Ballard 公司等。 我國的石墨雙極(jí)板廠(chǎng)商主要有廣東國鴻(hóng)氫能科技(jì)有限公司、中鋼集(jí)團安徽天源科技股 份有限公司、杭州鑫能石墨有限公司、江蘇神州碳製品(pǐn)有限公(gōng)司、江陰滬江科技有限公司、 淄博聯(lián)強(qiáng)碳素材料有限公司、上(shàng)海(hǎi)喜麗碳(tàn)素有限公司、上海弘楓實業有限公(gōng)司、上海弘竣 實業有限公司等企業,但國(guó)產石墨雙極板(bǎn)缺乏耐久性和工程(chéng)化(huà)驗證。

金屬(shǔ)雙極板

金屬雙極板(bǎn)最有可能替代石墨雙極板,表麵改性的多塗層結(jié)構是金屬雙極板的主要(yào)發 展方向。目前(qián),金屬雙極板主要供應商有瑞典 Cellimpact 公司,德國的 Dana 公司、 Grabener 公司,美國的 treadstone 公司等。 國內主要有上海汽車集團股份有限公司、新源(yuán)動力股份有限公司、上海治臻新能源裝 備有限公司等企業。複合材料雙極板兼具石墨材(cái)料(liào)的耐腐蝕(shí)性和金(jīn)屬材料高強度的特性, 預計未來將向低成本化方向(xiàng)發展。美、英複合材料雙極板處於世界先進水平,主要企業有 英國的 Porvair 公司和(hé)美國的 ORNL 公司。而我國相(xiàng)關企業起步較晚(wǎn),目前仍(réng)處於研發(fā)試製階段。主要研究(jiū)機構及企業有安泰科技、武漢理工(gōng)大學、愛德曼公(gōng)司、新源動力股份 有(yǒu)限公(gōng)司和中(zhōng)科院大連化物所等。

密封膠:作為(wéi)新的產品剛剛起步

燃(rán)料電池各部(bù)件的集成力與緊湊性直接影響電堆的性能。密封膠是電堆(duī)內部的主要承 力與傳力部件,作用是實現電堆(duī)的(de)緊湊性布置(zhì)和整(zhěng)體密封,直接影響燃料電池的電化學(xué)性 能。密封墊(diàn)片置於電堆的各單元之(zhī)間,在保證氫、氧和水(shuǐ)的通路的前提下,防止(zhǐ)氫和氧的(de) 泄漏。密封墊片可在燃料電池製(zhì)造的最後工序中與(yǔ)電池單元一體(tǐ)加工成形。2014 年(nián)日本三井化學試製出了(le)燃料電池密封墊圈的液態 EPT 橡膠(jiāo)(三元乙丙橡膠), 這種橡膠耐(nài)酸(suān)堿性強,能與金屬一(yī)體(tǐ)成形,與普(pǔ)通的乙丙橡膠(jiāo)相比成形(xíng)(交聯)時間更短。日本住友理工公司在“人與(yǔ)車科技展 2015”上展出其為豐(fēng)田燃料(liào)電池汽車“Mirai”提供的燃(rán)料 電池用橡膠(jiāo)製黏結材料,即“電池(chí)單元用密(mì)封墊片”。

當前國內在該領域還(hái)處於起(qǐ)步階段。2017 年 7 月 21 日中科院大連化物所研發成功一 款應用於燃料電池(chí)上的(de)高精密氟(fú)橡膠密封墊(diàn),並由此開啟了與寶(bǎo)馬汽車合作的序幕。杜科 新材料(liào)有限公司研發成功氫燃(rán)料電池雙極板組裝用粘接密封膠和雙極板用石(shí)墨微孔堵漏 膠,已經為國內外多家氫燃料電池企業供貨(huò)。

緊固件:承接汽車製造工藝(yì),與海外差距不大

燃料汽車緊固件是其工業(yè)的重要組(zǔ)成部分,也是燃料汽車工業發展最為重要(yào)的(de)基礎。通常僅在主機廠裝配的汽車零(líng)部件數量(liàng)就超過 1500 個,而所有散件總和超過 2 萬個。某種程(chéng)度上講,汽車零部件的質量決定了汽車整個生命(mìng)周期質量的可靠性和穩定性。

空壓機:市場仍海外壟斷

空(kōng)壓機在氫燃料電(diàn)池係(xì)統(tǒng)中起著重要(yào)的作用,屬於關鍵零部件。與傳統工業(yè)用空壓機 不同,氫燃料(liào)電池空壓(yā)機要求(qiú)可靠性(xìng)高、壽命長(zhǎng)、排氣無油、低噪(zào)聲、輕量化、小型化(huà)、 低成本、響應速度快等特點。目前,氫燃(rán)料(liào)電池空壓機市場基本被國外(wài)品牌所壟斷(duàn)(日本 豐田,美國 UQM,美國蓋瑞特等),國內對此類空壓機的研究起(qǐ)步較晚,產品可靠性差, 性(xìng)能不穩定,目前仍處在研發和小批量試製階段(duàn)。而國外氫燃料電池空壓機因(yīn)研發較早, 產品可靠性高,性能穩定,但價格昂貴,一台單價動輒 10-30 萬,已經成為氫燃料(liào)電池產業發展的瓶(píng)頸之(zhī)一。

循環泵:仍是海(hǎi)外供應(yīng)商主導市場

氫氣(qì)循環泵是氫燃料電(diàn)池發動(dòng)機的關鍵(jiàn)零部件,發揮著提(tí)高燃料利用率(lǜ)、確保氫安全 (氫氣溢(yì)出在外界環境中引起不安全因素)等重要作用。對於氫氣循環泵而言,要做到(dào)密封 設(shè)計好(氫氣容易(yì)泄露)、耐水(shuǐ)性強(經過電(diàn)堆反應後剩餘的氫氣帶有少量(liàng)水蒸氣)、流量 大(適應大功率電堆)、壓力輸出(chū)穩定(低壓轉為高(gāo)壓)、無油(保證氫氣(qì)純度)等,技術 難度相較於傳(chuán)統氣體循環泵要高很多(duō)。

國外品牌以(yǐ)德國普旭為主,占據國內約 90%的市場份額。普旭(xù)是一家德國公司,產品 在瑞士生產,在國內上(shàng)海擁有全資子公司。普旭氫氣循(xún)環泵采用爪式,與豐田旗下子公司 豐田自動織機、日本公司 Ougra 等技術路線類似。

目前(qián)國內也(yě)有個別企業在小(xiǎo)批量供貨氫氣循環泵。供貨數量(liàng)少,沒有品牌,還不能稱 之為嚴格意義(yì)上的產品。濟南壓力(lì)機廠家了解到,技術路線方麵,有企業跟隨(suí)普旭爪式路線的,也有企業依托自身 優勢開發渦旋式的,還有企業研發類似羅茨式。如果加上研發樣(yàng)機的及送樣測試的,意圖 分享氫氣循環泵市場蛋糕的約 7-8 家。

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來源:【未來智庫(kù)官網】。

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