“國(guó)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(shù)總監(jiān)曾建皇博士在2022高工氫電年會(huì)氫氣制儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)場(chǎng)發(fā)表演講時(shí)表示，核心材料的國(guó)產(chǎn)替代將從本質(zhì)上影響我國(guó)氫能戰(zhàn)略的實(shí)施和“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)的實(shí)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(lán)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(lǐng)域的發(fā)展成果，并對(duì)當(dāng)下的PEM電解水制氫市場(chǎng)進(jìn)行了分析和展望。

首創(chuàng)技術(shù)路線(xiàn)，燃料電池催化劑已二次迭代

氫電中科是廣東省高新技術(shù)企業(yè)，致力于氫能和氫燃料電池電源系統(tǒng)關(guān)鍵材料、部件開(kāi)發(fā)和提供氫能應(yīng)用解決方案，是廣東省燃料電池汽車(chē)示范城市群核心材料催化劑重點(diǎn)企業(yè)。

公司成立于2018年4月，位于國(guó)家自貿(mào)試驗(yàn)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(chǎng)地3000平方米。

讓氫能有一顆“中國(guó)芯”是氫電中科的發(fā)展宗旨，自成立以來(lái)，圍繞建立“以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)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(jìng)爭(zhēng)力的第二代儲(chǔ)備產(chǎn)品鉑合金催化劑，該技術(shù)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng)。

“我們是用創(chuàng)新的技術(shù)路線(xiàn)，首創(chuàng)獨(dú)特的鉑碳和鉑合金催化劑制備技術(shù)是“0到1”的原創(chuàng)，而不是“1到N”的引進(jìn)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(chē)通過(guò)強(qiáng)檢，經(jīng)客戶(hù)全面測(cè)試反饋，成本低，電化學(xué)活性面積和質(zhì)量活性高，超過(guò)同類(lèi)產(chǎn)品。且工藝適應(yīng)性強(qiáng)，重復(fù)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(shè)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(shí)現(xiàn)合金的粒徑、組分的調(diào)控，其單電池性能、長(zhǎng)壽命測(cè)試、循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果均優(yōu)于國(guó)際知名產(chǎn)品。

“難能可貴的是我們可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的定制，不同的碳載體我們可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的定制，相關(guān)指標(biāo)對(duì)比友商具備明顯優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品已斬獲多項(xiàng)資格認(rèn)證和榮譽(yù)。”他補(bǔ)充道。

PEM制氫是藍(lán)海，氫電中科制氫催化劑已實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)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(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性 ，具備廣闊發(fā)展前景。

PEM電解水制氫市場(chǎng)的快速崛起給上游材料市場(chǎng)帶來(lái)了想象空間，其中析氫、析氧催化劑、質(zhì)子交換膜是關(guān)鍵材料，關(guān)鍵材料中催化劑就占到40%，是PEM制氫材料中相當(dāng)大的一部分。

目前經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、實(shí)用的，在高電壓、酸性條件下能達(dá)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(xué)沉淀或者溶膠-凝膠法、亞當(dāng)斯(Admas)熔融法。

“我們公司制備催化劑的路線(xiàn)均不同于以上的路線(xiàn)，而是采用自己獨(dú)特的制備工藝路線(xiàn)。” 曾建皇博士表示。氫電中科的PEM電解水制氫催化劑通過(guò)高溫?zé)崽幚砗蜌夥照{(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(jié)構(gòu)，其成本相對(duì)更低，加工費(fèi)約比市場(chǎng)價(jià)低30%。

目前氫電中科的氧化銥催化劑已經(jīng)完成百克級(jí)以上銷(xiāo)售，200克以?xún)?nèi)可實(shí)現(xiàn)5天供貨；銥黑催化劑已有多家客戶(hù)評(píng)估驗(yàn)證，反饋良好，500克以?xún)?nèi)可實(shí)現(xiàn)10天供貨；預(yù)計(jì)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(guò)形貌控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、載體材料改進(jìn)等途徑進(jìn)一步改進(jìn)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(jié)構(gòu)和電解槽結(jié)構(gòu)等都密切相關(guān)，只有上下游協(xié)同，才能打通產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)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(dú)特的材料開(kāi)發(fā)途徑的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為客戶(hù)提供量身訂造的產(chǎn)品。” 曾建皇博士表示。