作為氫燃料電池核心部件，質(zhì)子交換膜好比電腦的中央處理器，其質(zhì)量直接影響著(zhù)電池性能、壽命及成本。早期，我國所用的質(zhì)子交換膜幾乎全靠進(jìn)口，1平方米折合20多克，價(jià)格堪比同等重量的黃金。而今，僵局被打破。

近日，我國首條全自主可控30萬(wàn)平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線(xiàn)在武漢投產(chǎn)，這也是該領(lǐng)域目前技術(shù)最先進(jìn)、一次性成膜最大的生產(chǎn)線(xiàn)?！绊椖看蚱屏耸袌?chǎng)長(cháng)期被國外廠(chǎng)家壟斷的局面，達產(chǎn)后可同時(shí)滿(mǎn)足2萬(wàn)輛氫燃料電池汽車(chē)的用膜需求，也可用于固定式電站、備用電源、無(wú)人飛機等其應用場(chǎng)景?！眹译娡稓淠芄疚錆h綠動(dòng)總經(jīng)理劉真介紹。

實(shí)現燃料電池關(guān)鍵材料和零部件國產(chǎn)化、批量生產(chǎn)，有助于大幅降低整車(chē)成本。記者了解到，以上述項目為代表，國產(chǎn)化力量正在加速突圍。

性能更優(yōu)的同時(shí)，價(jià)格較國外同類(lèi)產(chǎn)品減半

目前，絕大部分燃料電池汽車(chē)采用質(zhì)子交換膜技術(shù)，但要想兼顧高性能、長(cháng)壽命與低成本卻非易事。自主生產(chǎn)、規模應用難在哪里?

劉真告訴記者，現有的質(zhì)子交換膜多采用全氟化聚合物材料合成，其穩定性好、壽命長(cháng)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)難度卻很大，進(jìn)而導致成本高、售價(jià)貴?！跋啾戎?，國內相關(guān)研究起步較晚，技術(shù)積累薄弱，產(chǎn)業(yè)鏈配套一度不健全、不成熟，特別是高品質(zhì)的關(guān)鍵原料和工藝設備配套能力弱。若是批量生產(chǎn)，對工藝技術(shù)和裝備的專(zhuān)業(yè)化要求更高，加上前期投入大、回報周期長(cháng)，很多企業(yè)往往動(dòng)力不足，性能穩定的規?；a(chǎn)難上加難?！?/p>

據了解，首條生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現多項突破。劉真舉例，通過(guò)采用先進(jìn)高精度涂布技術(shù)和熱處理技術(shù)，可實(shí)現對質(zhì)子交換膜涂布厚度的精細控制。先進(jìn)的在線(xiàn)檢測及工藝過(guò)程檢測儀器，對質(zhì)子交換膜的厚度、缺陷及瑕疵在線(xiàn)監測并實(shí)時(shí)反饋調整，可以有效提高批量化生產(chǎn)的一致性，進(jìn)而大幅提升良品率、降低產(chǎn)品成本。

“除了更高的均勻性，產(chǎn)品在幅寬尺寸有了更多選擇，可以生產(chǎn)厚度從8微米到20微米的質(zhì)子交換膜。這是我們自己的產(chǎn)品，在質(zhì)子電導率、氣體滲透率、機械強度等方面均相當或優(yōu)于國外同類(lèi)產(chǎn)品，價(jià)格卻只有一半左右?！眲⒄娣Q(chēng)。

中國科學(xué)院院士、武漢理工大學(xué)校長(cháng)張清杰直言，質(zhì)子交換膜成本對氫燃料電池發(fā)展有著(zhù)重要影響，這一生產(chǎn)線(xiàn)的投產(chǎn)，意味著(zhù)我國在質(zhì)子交換膜高端產(chǎn)品領(lǐng)域有了自主生產(chǎn)能力，將由此推動(dòng)我國燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)向前大步邁進(jìn)。

產(chǎn)業(yè)鏈不能多而不強，自主化不是重復建設低質(zhì)產(chǎn)能

在此基礎上，行業(yè)需要更多突破?！皩?shí)現燃料電池關(guān)鍵材料和部件的國產(chǎn)化批量生產(chǎn)，就能大幅降低燃料電池發(fā)動(dòng)機成本，進(jìn)而降低整車(chē)價(jià)格?！痹缜霸诮邮苡浾卟稍L(fǎng)時(shí)，中國工程院院士衣寶廉就表示，我國在整車(chē)、系統等方面早有布局，但零部件企業(yè)相對較少，尤其是核心部件、材料及其配套工藝相對滯后?！爸T如空壓機、氫氣循環(huán)泵等設備，國內雖有企業(yè)介入，但大部分關(guān)鍵零部件仍依賴(lài)進(jìn)口，無(wú)形中增加成本?！?/p>

多位人士證實(shí)，目前，電解水、氫氣純化等制氫環(huán)節基本不存在“卡脖子”問(wèn)題，但產(chǎn)業(yè)鏈中下游國產(chǎn)化率仍待提高?！皽蚀_來(lái)說(shuō)，很多設備不是完全做不出來(lái)，而是批量生產(chǎn)的可靠性、穩定性面臨挑戰。比如，精密調節、快速響應、穩定輸出以及故障率等方面，目前還有較大改善空間。自主化不是低質(zhì)量產(chǎn)能的重復建設，而要朝著(zhù)高質(zhì)量方向發(fā)展?！闭憬h源氫能科技有限公司董事長(cháng)王海峰表示。

國家電投科技與創(chuàng )新部相關(guān)人士也稱(chēng)，近年來(lái)，國產(chǎn)化進(jìn)程加速，但氫燃料電池關(guān)鍵材料及部件“卡脖子”問(wèn)題尚未完全解決，比如碳紙等關(guān)鍵材料仍未實(shí)現國產(chǎn)化，電堆和系統的可靠性、耐久性未得到充分驗證?！皻淙剂想姵丶夹g(shù)標準、檢測體系也不夠完善。產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨于同質(zhì)化，集中表現在產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)多而不強?！?/p>

全國燃料電池及液流電池標委會(huì )副秘書(shū)長(cháng)盧琛鈺稱(chēng)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前期，核心設備與關(guān)鍵材料的研發(fā)投入相對欠缺。要么真正有實(shí)力、有創(chuàng )新能力的企業(yè)，缺乏更大更好的平臺及資金支持;要么資金雄厚的大企業(yè)，往往更重視應用端投入，對材料和部件的重視程度不夠、投資力度不足。

部分技術(shù)實(shí)現領(lǐng)先，全面實(shí)現國產(chǎn)化批量生產(chǎn)可期

上述人士透露，包括武漢在內，國家電投還將在華北、華東、東北等區域建設產(chǎn)業(yè)基地，計劃形成年產(chǎn)萬(wàn)套燃料電池電堆及催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵材料部件的自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)。除了質(zhì)子交換膜，該公司還將推進(jìn)催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵材料和部件的研發(fā)，在功率等級、功率密度、環(huán)境適應性、耐久性等方面達到國際先進(jìn)水平。

“事實(shí)上，部分國產(chǎn)化技術(shù)水平已經(jīng)達到、甚至超過(guò)國外商業(yè)化產(chǎn)品，下一步是形成大批量自主生產(chǎn)技術(shù)。因此，亟待加強上述關(guān)鍵材料核心部件的技術(shù)轉化，加快形成具有完全自主知識產(chǎn)權的批量制備技術(shù)、建立產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)，全面實(shí)現關(guān)鍵材料核心部件的國產(chǎn)化批量生產(chǎn)?！币聦毩硎?。

這一觀(guān)點(diǎn)得到盧琛鈺的贊同?！安豢煞裾J，我們的國產(chǎn)化進(jìn)程顯著(zhù)，部分質(zhì)子交換膜、催化劑實(shí)現了小批量應用。但從整體看，國外產(chǎn)品仍占據較大市場(chǎng)。提升電堆和系統設計能力，對相關(guān)核心材料、部件的要求更加細化;生產(chǎn)及測試裝備的能力、精度進(jìn)一步提升;充分考慮如何將實(shí)踐所獲得的數據反饋到研發(fā)和工程化過(guò)程中，并且逐步優(yōu)化——這些都是亟待補齊的短板?！?/p>

上述人士提出，在推動(dòng)技術(shù)轉化應用的同時(shí)，可構建協(xié)同創(chuàng )新機制和合作交流平臺，加強科研機構、院校、企業(yè)等多方合作，鼓勵企業(yè)對突破性研究成果開(kāi)展“先行先試”。同時(shí)構建政策保障體系，制定氫燃料電池技術(shù)及裝備中長(cháng)期發(fā)展規劃，做好系統的頂層設計。

來(lái)源|中國能源報

編輯|敬之

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