成本将降至20元\/g？华南理工大宣布质子交换膜巨大进展

势银能链 · 公众号 · · 2019-08-12 12:13

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华南理工大表示，该项研究在保证高电导率，优良力学性能的基础上，将大大降低市场上现有质子交换膜燃料电池的成本，实现了800美元/㎡成本到20元人民币/g的蜕变。

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撰文： jocelyn

编辑：Aibi

来源：能链整理、华南软物质科学与技术高等研究院

近日，华南理工大学华南软物质科学与技术高等研究院殷盼超教授课题组在质子导电机理研究工作的基础上，将聚乙二醇与多金属氧酸盐复合，通过氢键构筑了稳定的三维网络结构，实现了质子的有效传递。

华南理工大表示，该项研究在保证高电导率，优良力学性能的基础上，将大大降低市场上现有质子交换膜燃料电池的成本， 实现了800美元/㎡成本到20元人民币/g的巨大蜕变 ，对中国燃料电池工业技术发展具有很强的推动作用。

质子交换膜，英文名Proton Exchange Membrane，缩写为PEM，也叫质子膜或者离子交换膜，是一种离子选择性透过的分离功能薄膜。

质子交换膜是燃料电池的关键部件之一，具有传递质子和分离阴阳两极气体的双重功能，其性能直接影响燃料电池的稳定性和耐久性。

目前，质子交换膜燃料电池商业化的最大问题是成本太高。

PEMFC的成本是1000-2000美元/kW，但为了与内燃机竞争，燃料电池的成本必须降到50美元/kW， 其成本居高不下的一个重要原因是商业化质子交换膜价格昂贵 。

质子交换膜作为燃料电池最重要的组成部分，必须具备以下六种基本性能：质子导电率、稳定性、透气性、吸水性、水电渗透性及力学强度。

▲ 图片来源：TrendBank

质子交换膜的难点在于工艺周期长、工艺复杂、成膜的成本高。

另外，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高。

据资料显示，美国科慕Nafion质子交换膜价格为120美元/kW，例如一台燃料电池车电池堆栈为100KW，那么仅质子交换膜成本就高达1.2万美元。这单价甚至比80美元/KWh三元锂电池的原材料成本更高一些。

国内主要研发企业——东岳

国内主要是山东东岳集团的质子交换膜技术最成熟，同时东岳也是唯一一家通过AFCC技术鉴定的中国企业。且是继戈尔、科慕两家外企之后市场占比最大的中国企业。

目前，东岳DF260膜厚度做到15um，在OCV情况下，耐久性大于600小时；膜运行时间达到6000小时；在干湿循环和机械稳定性方面，循环次数都超过2万次。

东岳DF260膜技术已经成熟并已定型量产，二代规划产能20万平米，且东岳集团已建成年产50吨燃料电池离子膜所需要的全氟磺酸树脂生产装置，可满足2.5万辆电动汽车的离子膜所需。

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