8月19日，在武漢經開區(qū)民營科技工業(yè)園，武漢理工氫電科技有限公司一派忙碌。恒溫潔凈生產車間內，國內首條自動化膜電極生產線開足馬力，一張張薄如報紙的黑色薄膜來回穿梭、組裝。
“這是我們自主研發(fā)生產的CCM型膜電極，已在國內1000多輛主流氫燃料電池商用車上實現批量應用，并出口至美國、德國、韓國等10多個國家和地區(qū)，實現了國產膜電極對國際壟斷的反向輸出?！蔽錆h理工氫電總經理田明星說。
16年磨一劍實現膜電極國產化
膜電極是電堆里氫能轉化為電能的反應場所，它由催化層、質子交換膜、氣體擴散層及密封結構組成，被譽為燃料電池的“芯片”。
質子交換膜。
“一個電堆大概有3、400片膜電極，不僅成本占到電堆的60%以上，其性能更直接決定了氫燃料電池的應用表現。” 田明星說。
長期以來，由于新型膜電極量產制備技術被美國、日本等相關企業(yè)壟斷，我國在這一領域幾乎全部依賴進口，價格昂貴且供貨周期長，成為制約燃料電池商業(yè)化的“卡脖子”難題。
武漢理工氫電打破了這一局面。作為我國最早從事膜電極研發(fā)生產的企業(yè)，早在2006年，武漢理工氫電就致力于燃料電池零部件——膜電極（MEA）的技術自主化和大規(guī)模產業(yè)化。與武漢理工大學潘牧教授團隊合作完成的“低鉑、高效燃料電池膜電極組件制備技術及應用”項目，獲得湖北省技術發(fā)明獎一等獎，并在武漢經開區(qū)進入規(guī)?；a業(yè)應用。
武漢理工氫電的膜電極自動化生產線。
田明星介紹，與傳統(tǒng)膜電極相比，武漢理工氫電的CCM型膜電極，電流密度、功率密度均大幅提升，膜電極使用壽命增加到18000小時，貴金屬鉑的用量反而從每平方厘米0.8毫克降至每平方厘米0.4毫克，“這大大降低了燃料電池電堆的生產成本，為我國氫能產業(yè)發(fā)展提供了有力支撐?！?/p>
與此同時，在國家科技支撐計劃項目的支持下，武漢理工氫電還自主開發(fā)了國內首條膜電極自動化生產線，將膜電極從最初的單片生產升級到自動化生產，年產能提高5倍以上。2019年6月，基于該成果的產線建成投產，累計銷量突破200萬片，產品占據國內自主燃料電池市場主要份額。
“特別是北京冬奧會上，數百輛搭載北京億華通燃料電池系統(tǒng)的氫能大巴成功上路，圓滿完成各項保障任務，其中作為燃料電池系統(tǒng)核心部件的膜電極，就來自武漢理工氫電?！碧锩餍钦f。
目前，武漢理工氫電已成為全球第5大膜電極生產商。自主開發(fā)的CCM膜電極，2007年獲得美國燃料電池備用電源公司的認證，成功打入美國市場，為沃爾瑪、亞馬遜等大型倉儲基地裝備了數萬臺燃料電池物流叉車。此后，又相繼拓展到德國、法國、韓國等多個國家和地區(qū)，充分展示了國產膜電極的競爭力。
明年膜電極產能將擴大5至6倍
除了在車用膜電極領域保持領跑外，近年來，武漢理工氫電不斷拓展產品范圍，自主研發(fā)面向制氫領域的PEM電解水膜電極。
技術人員正在膜電極自動化生產線上進行操作。
田明星告訴湖北日報全媒記者，作為未來國家能源戰(zhàn)略的重要組成，氫能產業(yè)遠不只有“用”氫的環(huán)節(jié)，上游“制”氫也同樣重要。根據預測，實現2060年碳中和目標，我國氫氣的年需求量將達到1.3億噸，其中可再生能源制氫(綠氫)規(guī)模有望達到1億噸。
“這為可再生能源PEM電解水制氫設備發(fā)展帶來契機，而膜電極，正是PEM電解水制氫設備中的重要部件?！碧锩餍钦f，目前，國內PEM電解水制氫的膜電極還多為進口，價格昂貴、成本較高，影響了PEM電解水制氫技術的大范圍應用。
為實現國產化替代，2016年，武漢理工氫電率先啟動研發(fā)。自主開發(fā)的全新一代PEM電解水膜電極，具有高性能、高耐久性、高可靠性和強環(huán)境適應性、抗反極、低溫冷啟動等優(yōu)點，目前已開始小批量生產。除了向國內多家PEM電解水制氫設備企業(yè)供貨外，還出口至歐洲市場。
憑借深厚技術積累，站上氫能“風口”的武漢理工氫電正迎來快速發(fā)展。“未來兩個月的訂單已全部排滿，今年上半年銷售收入同比增長了90%?！?/p>
武漢理工氫電還正抓緊打造國內領先的燃料電池零部件產業(yè)基地。投資2億元的新基地將于年內啟動建設，明年年底正式投產。新基地占地約30畝，將上馬兩條自動化膜電極產線，既可生產車用膜電極，也能生產電解水膜電極。達產后，年產能將擴大5－6倍，產品可同時滿足1至2萬輛氫燃料電池汽車的需求，全面助力我省千億氫能產業(yè)集群建設。
（湖北日報全媒記者謝慧敏）
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