王振華：氫能芯片—東岳質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
圖為山東東岳未來(lái)氫能材料有限公司副總經(jīng)理王振華做主題演講
日前，由中國電池工業(yè)協(xié)會(huì )、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2021氫能與燃料電池技術(shù)及應用國際峰會(huì )”在淄博舉行。山東東岳未來(lái)氫能材料有限公司副總經(jīng)理王振華做了題為“氫能芯片-東岳質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展”的報告。
以下為報告實(shí)錄：
王振華：各位領(lǐng)導大家下午好，我今天非常感謝中國電池工業(yè)協(xié)會(huì )氫能燃料電池分會(huì )，昨天下午有很多領(lǐng)導到我們公司實(shí)地考察，大家更多地看到是展廳，也歡迎大家以后有什么到實(shí)驗室進(jìn)行指導。
今天我匯報的題目是氫能芯片-東岳質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，前面的一些很多專(zhuān)家已經(jīng)匯報下，大家都談到“雙碳”很多東西發(fā)生變化，能源是首當其沖，能源是我國占比最高的，也是變革壓力最大的，因為有環(huán)保等等有很大的變化。能源的變革在過(guò)去的人類(lèi)變革中起到角色非常重要。每一次能源革命再往深里是材料的變革，每一次演變都帶來(lái)經(jīng)濟和生活整體的變革。
未來(lái)的一層能源肯定是以可再生資源為主無(wú)論是太陽(yáng)能、光伏新的可再生資源，大家都認為未來(lái)是非常具有前途，波動(dòng)性、分散不均勻等等在使用過(guò)程中，也存在不好用的地方，這里面就產(chǎn)生很多，比如說(shuō)未來(lái)的陜西地區是可再生資源非常豐富的地區，但是怎么把可再生資源利用起來(lái)，消納就成為關(guān)鍵。
現在發(fā)改委很多部委都在強調儲能，就是如何把可再生資源如何的利用，怎么能夠把消納水平提上去，當然現在的儲能現在還是以抽水蓄能為主，包括上午也講到用氫這是未來(lái)發(fā)展非常重要的點(diǎn)。因為全球范圍內氫能作為儲能的案例目前還比較少，但是并不代表以后就沒(méi)有未來(lái)，因為氫能作為儲能，就是長(cháng)時(shí)間、大規模集中式的儲能而且還安全。所以在這種情況下，可能現在的儲能需求還沒(méi)有達到氫能作為儲能的經(jīng)濟性或者說(shuō)一個(gè)理想的規模。大家講到儲能后面是儲能的體系以可再生資源為主，氫電互補或者可再生資源耦合的方式氫能成為一個(gè)新的能源體系。大家坐氫能燃料電池，在交通運輸領(lǐng)域電動(dòng)化也有很大幫助。
除此之外，慢慢地氫在未來(lái)的生產(chǎn)和生活中，成為無(wú)處不在的必要的形式在跟大家相處。今天上午也有領(lǐng)導講到，我們氫作為能源來(lái)講是起源于燃料電池，其實(shí)我個(gè)人認為氫作為能源使用，是氫內燃機，比燃料電池差不了多少，真正的氫燃料電池用在美國的航天上，后來(lái)才開(kāi)始發(fā)展到燃料電池汽車(chē)上?，F在大家重視氫燃料電池，不是氫不用，其實(shí)更多的是氫燃料電池造詣更高，可靠性更好，使氫能成為一個(gè)非常好的方向。那目前來(lái)講，應該說(shuō)全球最主流的或者應用量最大發(fā)展潛力比較高的，就是質(zhì)子膜燃料電池，除此之外，磷酸還有磷酸型燃料電池，質(zhì)子交換膜目前來(lái)講技術(shù)成熟度、可靠性也比較強，尤其對交通應用領(lǐng)域比較高。
燃料電池剛才講到，基本上都有電解質(zhì)，質(zhì)子交換膜就是工業(yè)的質(zhì)子交換膜這是質(zhì)子膜很重要的材料。當然除了在燃料電池，質(zhì)子交換膜也應用到燃料制氫，也講到電池儲能，在這些領(lǐng)域，質(zhì)子交換膜都有非常關(guān)鍵的作用扮演，也為大家稱(chēng)為氫能芯片，也是基于此。
質(zhì)子交換膜如果按結構分類(lèi)，其實(shí)從早期的非氟膜，到現在的含氟質(zhì)子交換膜，所以它的壽命有很大挑戰。最終商業(yè)化應用，尤其是像車(chē)用長(cháng)受命不太適用，所以后面沒(méi)有進(jìn)行商業(yè)化。
半氟膜使骨架更結實(shí)，那么實(shí)際上使用的時(shí)候還是會(huì )存在骨架結構會(huì )有弱點(diǎn)，最后斷裂損壞的情況，后來(lái)商業(yè)發(fā)展路徑也沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，現在主流的無(wú)論是熱電領(lǐng)域發(fā)電，還是備用的發(fā)電，在燃料電池里面，都是全氟膜，全膜膜具有很好的分子結構，面對非?？量痰臍淙剂想姵乜梢员Ｗo作用，現在我們的全氟質(zhì)子交換膜滿(mǎn)足大規模的商用沒(méi)有問(wèn)題。
質(zhì)子膜雖然按結構來(lái)講，雖然是全氟的膜，主要的材料叫全氟質(zhì)子，使得他最后樹(shù)脂性能不同也導致生產(chǎn)的工藝、合成的路線(xiàn)、成本也都很大的差異，主要是以上的四種結構。
全球目前來(lái)講，商業(yè)化做質(zhì)子交換膜企業(yè)主要就是以上這些，當然這里面很多企業(yè)目前也有很多一些放棄質(zhì)子交換膜這一塊業(yè)務(wù)，現在目前全球商業(yè)化做樹(shù)脂主要有5家公司。美國的科慕還有中國的東岳汽油日本的旭硝子，還有solvay，那東岳集團樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)搭建起來(lái)，在叉車(chē)、物流車(chē)、商業(yè)車(chē)都有應用，目前在國內產(chǎn)業(yè)鏈為完整，我們真正商用化唯一的一家公司。
東岳做質(zhì)子交換膜，今天早上鄭綿平院士也在講，他昨天看了我們產(chǎn)品之后到實(shí)驗室到車(chē)間去指導，其實(shí)我們自己也很有感觸，做好材料的創(chuàng )新，做好質(zhì)子交換膜想不被別人卡脖子，這個(gè)東西不是一兩天來(lái)的，首先是一個(gè)非常好的產(chǎn)業(yè)基礎，從1989年開(kāi)始，成為全球領(lǐng)先的氟化工企業(yè)，中國是最大最全的。那么有這個(gè)產(chǎn)業(yè)基礎，才可以在產(chǎn)業(yè)基礎上進(jìn)一步的嫁接生產(chǎn)出含氟高端的膜，東岳氫能公司就是東岳集團的三十年的基礎，獨立成做質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化企業(yè)。
從2003年開(kāi)始我們“863”專(zhuān)項，開(kāi)始涉足質(zhì)子交換膜的研發(fā)，到后面我們攻克質(zhì)子交換膜的技術(shù)，在2018年開(kāi)始進(jìn)行商業(yè)化并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。這十幾年下來(lái)，十幾個(gè)國家和省里的科研項目，最終有了今天這個(gè)成果。
在這些年的過(guò)程中，我們不僅要解決我們材料從磺酸單體以及樹(shù)脂的合成與此同時(shí)還要解決這個(gè)領(lǐng)域如何把樹(shù)脂做成膜，尤其是滿(mǎn)足車(chē)產(chǎn)品的應用，必須解決自動(dòng)化的車(chē)間產(chǎn)業(yè)的問(wèn)題，以及加工過(guò)程中結構與性能的關(guān)系，與此同時(shí)還要解決復合膜，還要滿(mǎn)足我們下游的不同的工藝，對應的備膜的技術(shù)，還有添加劑的技術(shù)我們還要有完備的應用評價(jià)體系。這些東西都解決之后，你才敢說(shuō)滿(mǎn)足下游客戶(hù)，我們所需要的產(chǎn)品不是一個(gè)量品。
我們2018年對標國外的競品，我們產(chǎn)品性能跟國外相比已經(jīng)不輸于國外。在應用的場(chǎng)景上，我們的性能比國外還好。
剛才這里面像發(fā)電的性能，我們機械壽命、化學(xué)壽命、混合壽命測出來(lái)的數據我們跟國外的產(chǎn)品相比不遜色于對方，當然這里面國外的產(chǎn)品也在進(jìn)步，我們也在跟進(jìn)研發(fā)。未來(lái)隨著(zhù)裝備工藝水平的提升，加上我們的材料方面的突破，我們有信心用3-5年追上，實(shí)現真正卡脖子問(wèn)題的戰略保障。
現在氫能作為能源端的扮演著(zhù)重要的角色，電解制氫，我們現在的電解制氫膜也已經(jīng)推出來(lái)，現在我們的產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始小規模的在國內下游的龍頭企業(yè)進(jìn)行商業(yè)化的配套應用在一些小規模5000瓦左右的電解裝置上，我們希望隨著(zhù)制氫材料的發(fā)展，我們國產(chǎn)的制氫也能夠像燃料電池一樣，實(shí)現快速的迭代。
我們液流電池膜能量轉化的效率比對方都要強，液流電池膜是屬于商業(yè)化的初期，今年的產(chǎn)業(yè)也有一個(gè)快速的發(fā)展，在相關(guān)的材料方面已經(jīng)做好儲備，為迎來(lái)國家大規模的商業(yè)化提前做好芯片的支撐。
產(chǎn)業(yè)化方面，從2018年開(kāi)始立項，建立氫燃料電池質(zhì)子交換膜以及配套原料的產(chǎn)業(yè)化項目，獲得省市和市里各級領(lǐng)導大力支持，也使得公司無(wú)論從基礎的原料到樹(shù)脂的合到質(zhì)膜的研發(fā)和生產(chǎn)，都獲得快速進(jìn)展?，F在目前一期項目50萬(wàn)平方米質(zhì)子交換膜在去年年底已經(jīng)投產(chǎn)，今年國家推出氫能源燃料電池示范，我們很有幸成為全國唯一地區加入三個(gè)城市。在此過(guò)程中，獲得領(lǐng)導、專(zhuān)家包括今天在座的下游伙伴的高度支持，也使得我們的產(chǎn)品已經(jīng)批量地開(kāi)始各種應用的領(lǐng)域。像今天億華通的老總也講到，到現在的目前的車(chē)輛有的最長(cháng)跑到8萬(wàn)公里，效果還是不錯，也給予我們很大的信心。那么這里也額外地提一下，我們很多領(lǐng)導或者專(zhuān)家或者有一些投資人提出疑問(wèn)，氫燃料電池發(fā)展這么多年還是還沒(méi)有商業(yè)化，一個(gè)是技術(shù)的進(jìn)步，一個(gè)利益競爭格局。
在此背景下，國家提出氫燃料電池政策，在未來(lái)的幾年打造自主知識更強的燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈會(huì )起到一個(gè)非常大的保障。未來(lái)的幾年會(huì )迎來(lái)氫燃料電池上規模的春天。
在此過(guò)程中，東岳在過(guò)去的十幾年的發(fā)展，我們實(shí)現了質(zhì)子交換膜從零到一的突破，也擁有從一到一百的能力，未來(lái)在國家政策的支持下，政府和專(zhuān)家領(lǐng)導的肯定和支持下，還有下游客戶(hù)的積極的認可程度下，我相信東岳能夠為我們的氫能產(chǎn)業(yè)做更多的事情。
我們也相信，我們國家的氫能產(chǎn)業(yè)一定能夠發(fā)展起來(lái)。在這里也額外說(shuō)一下，淄博作為東岳所在的城市，也是東岳土生土長(cháng)就是從淄博生長(cháng)起來(lái)的一家企業(yè)，對于淄博起來(lái)有很深的感情，在過(guò)去的發(fā)展過(guò)程中，也看到近幾年來(lái)淄博市的主要領(lǐng)導，包括很多企業(yè)，很多投資都極具到淄博，淄博的氫能也有很多的產(chǎn)業(yè)基礎，像億華通都落在東岳未來(lái)氫能的附近，以后在淄博打造氫能產(chǎn)業(yè)核心材料和零部件的高地，這個(gè)地方也有非常好的富產(chǎn)氫還有政府政策方面的獎勵，我相信淄博一定成為示范城市群一顆非常璀璨的明珠。有興趣的話(huà)朋友，可以在淄博共同發(fā)展。謝謝大家！
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