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标题: 质子交换膜技术 [打印本页]
作者: 我夲善良 时间: 2020-6-27 15:15
标题: 质子交换膜技术
质子交换膜技术本文来自微信公众号“油化小材”
一、项目行业背景
1、质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种可直接将燃料的化学能转化为电能的发电装置，燃料电池技术被认为是本世纪的新型绿色能源。随着燃料电池成本的降低，到2018年全球燃料电池出货量约为938MW，预计2020年将达到2889MW；
2、成本构成：
作为燃料电池内部的核心部件，质子交换膜占到整个燃料电池总成本的10%-20%。
随着燃料电池批量化生产，质子交换膜生产成本降幅明显。美国能源部数据显示，以80kW质子交换膜燃料电池系统为例，2017年，生产10万套PEMFC系统成本为50美元/kW，相比2016年减少10美元/kW，其中质子交换膜成本占比12%；
3、政策支持 ：
国务院印发的“十三五”国家战略发展规划中也指出，到2020年实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。“中国制造2025”中提出，到2020年要生产1000辆左右的燃料电池车。
在政策的支持下，国内车企纷纷涉足燃料电池车领域，据统计，目前国内有14家企业正紧锣密鼓的斥巨资布局燃料电池车领域。
4、市场格局：
全氟质子交换膜具有优良独特的性能而成为市场上重要的燃料电池隔膜材料。
目前普通全氟化质子交换膜的生产主要集中在美国、日本、加拿大和中国。Chemours占全球市场份额的90%左右，国内装配PEMFC所用的PEM主要依靠进口。目前最广泛应用的质子交换膜为DuPont（现为Chemours）的Nafion系列的全氟磺酸质子交换膜。
5、国内外生产技术对比：
1）国内外产品性能对比
我国对质子交换膜燃料电池的研究还处于前期阶段，中国质子交换膜燃料电池行业发展起步相对较晚，并且该行业存在较大的技术壁垒，造成目前国内质子交换膜燃料电池生产企业数量相对较少，市场集中度偏高的局面。
如东岳量产的产品和杜邦第一代产品性能基本接近，但是和NafionXL相比还是有较大的差距。
2）加工工艺对比
•全氟磺酸质子交换膜的制备方面主要有三种，挤出成型、溶液成型、复合成型。
•挤出成型不仅厚度均匀，生产效率高，且树脂熔融时破坏性小，产品质量稳定，成型工艺最优。
挤出成型工艺可分为熔融挤出成型和凝胶挤出成型，熔融挤出成型又分为熔融挤出流延成型和熔融挤出压延成型。
•该技术目前仅被美国和日本少数国家所掌握，国内的加工技术还不够成熟。
二、技术优势
1、核心工艺：
1）用分散液制造基膜：采用专门的涂布设备进行基膜的生产；
2）生产复合加强型膜：更具不同的应用，寻找最适合的复合加工工艺；
3）生产HTPEM：进一步开发耐高温的质子交换膜。
2、关键设备：利用狭缝式涂布机生产基膜，根据设计要求采用浸涂方式生产复合增强膜。
其他辅助设备：
1）通风柜用于处理含有挥发性有机溶剂的分散液。
2）旋转蒸法仪用于调整分散液的浓度。
3）粘度计用于粘度测量。
4）真空烘箱和电子天平用于测量分散体中的固体含量。
3、成功案例
成功开发并量产了杜邦™ Nafion® XL 薄膜，这是一种机械强度更高、化学稳定性更好的薄
膜，具有更好的拉伸强度，并大大减少了氟化物的排放。
三、核心技术团队
1、核心顾问：SB ，男，博士，曾任职DP；
1）25年以上燃料电池质子交换膜从业经验；
2）领导一个跨职能和跨领域技术团队进行复合薄膜技术从实验室概念至商业化规模的开发。
2、核心顾问：DC ，男，硕士，曾任职DP；
1）杜邦40年研发和量产经验；
2）从1977年就从事Nafion ®系列产品项目；
3）从1995年起就开始从事与PEMFC电堆的设计和运行。
4）擅长PEM的量产、测试、质量管控以及膜电极的设计、组装等方面。
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