王振華：氫能芯片—東岳質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
圖為山東東岳未來氫能材料有限公司副總經(jīng)理王振華做主題演講
日前，由中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國(guó)網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2021氫能與燃料電池技術(shù)及應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)”在淄博舉行。山東東岳未來氫能材料有限公司副總經(jīng)理王振華做了題為“氫能芯片-東岳質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展”的報(bào)告。
以下為報(bào)告實(shí)錄：
王振華：各位領(lǐng)導(dǎo)大家下午好，我今天非常感謝中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)氫能燃料電池分會(huì)，昨天下午有很多領(lǐng)導(dǎo)到我們公司實(shí)地考察，大家更多地看到是展廳，也歡迎大家以后有什么到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行指導(dǎo)。
今天我匯報(bào)的題目是氫能芯片-東岳質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，前面的一些很多專家已經(jīng)匯報(bào)下，大家都談到“雙碳”很多東西發(fā)生變化，能源是首當(dāng)其沖，能源是我國(guó)占比最高的，也是變革壓力最大的，因?yàn)橛协h(huán)保等等有很大的變化。能源的變革在過去的人類變革中起到角色非常重要。每一次能源革命再往深里是材料的變革，每一次演變都帶來經(jīng)濟(jì)和生活整體的變革。
未來的一層能源肯定是以可再生資源為主無論是太陽能、光伏新的可再生資源，大家都認(rèn)為未來是非常具有前途，波動(dòng)性、分散不均勻等等在使用過程中，也存在不好用的地方，這里面就產(chǎn)生很多，比如說未來的陜西地區(qū)是可再生資源非常豐富的地區(qū)，但是怎么把可再生資源利用起來，消納就成為關(guān)鍵。
現(xiàn)在發(fā)改委很多部委都在強(qiáng)調(diào)儲(chǔ)能，就是如何把可再生資源如何的利用，怎么能夠把消納水平提上去，當(dāng)然現(xiàn)在的儲(chǔ)能現(xiàn)在還是以抽水蓄能為主，包括上午也講到用氫這是未來發(fā)展非常重要的點(diǎn)。因?yàn)槿蚍秶鷥?nèi)氫能作為儲(chǔ)能的案例目前還比較少，但是并不代表以后就沒有未來，因?yàn)闅淠茏鳛閮?chǔ)能，就是長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模集中式的儲(chǔ)能而且還安全。所以在這種情況下，可能現(xiàn)在的儲(chǔ)能需求還沒有達(dá)到氫能作為儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性或者說一個(gè)理想的規(guī)模。大家講到儲(chǔ)能后面是儲(chǔ)能的體系以可再生資源為主，氫電互補(bǔ)或者可再生資源耦合的方式氫能成為一個(gè)新的能源體系。大家坐氫能燃料電池，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域電動(dòng)化也有很大幫助。
除此之外，慢慢地氫在未來的生產(chǎn)和生活中，成為無處不在的必要的形式在跟大家相處。今天上午也有領(lǐng)導(dǎo)講到，我們氫作為能源來講是起源于燃料電池，其實(shí)我個(gè)人認(rèn)為氫作為能源使用，是氫內(nèi)燃機(jī)，比燃料電池差不了多少，真正的氫燃料電池用在美國(guó)的航天上，后來才開始發(fā)展到燃料電池汽車上。現(xiàn)在大家重視氫燃料電池，不是氫不用，其實(shí)更多的是氫燃料電池造詣更高，可靠性更好，使氫能成為一個(gè)非常好的方向。那目前來講，應(yīng)該說全球最主流的或者應(yīng)用量最大發(fā)展?jié)摿Ρ容^高的，就是質(zhì)子膜燃料電池，除此之外，磷酸還有磷酸型燃料電池，質(zhì)子交換膜目前來講技術(shù)成熟度、可靠性也比較強(qiáng)，尤其對(duì)交通應(yīng)用領(lǐng)域比較高。
燃料電池剛才講到，基本上都有電解質(zhì)，質(zhì)子交換膜就是工業(yè)的質(zhì)子交換膜這是質(zhì)子膜很重要的材料。當(dāng)然除了在燃料電池，質(zhì)子交換膜也應(yīng)用到燃料制氫，也講到電池儲(chǔ)能，在這些領(lǐng)域，質(zhì)子交換膜都有非常關(guān)鍵的作用扮演，也為大家稱為氫能芯片，也是基于此。
質(zhì)子交換膜如果按結(jié)構(gòu)分類，其實(shí)從早期的非氟膜，到現(xiàn)在的含氟質(zhì)子交換膜，所以它的壽命有很大挑戰(zhàn)。最終商業(yè)化應(yīng)用，尤其是像車用長(zhǎng)受命不太適用，所以后面沒有進(jìn)行商業(yè)化。
半氟膜使骨架更結(jié)實(shí)，那么實(shí)際上使用的時(shí)候還是會(huì)存在骨架結(jié)構(gòu)會(huì)有弱點(diǎn)，最后斷裂損壞的情況，后來商業(yè)發(fā)展路徑也沒有發(fā)展起來，現(xiàn)在主流的無論是熱電領(lǐng)域發(fā)電，還是備用的發(fā)電，在燃料電池里面，都是全氟膜，全膜膜具有很好的分子結(jié)構(gòu)，面對(duì)非常苛刻的氫燃料電池可以保護(hù)作用，現(xiàn)在我們的全氟質(zhì)子交換膜滿足大規(guī)模的商用沒有問題。
質(zhì)子膜雖然按結(jié)構(gòu)來講，雖然是全氟的膜，主要的材料叫全氟質(zhì)子，使得他最后樹脂性能不同也導(dǎo)致生產(chǎn)的工藝、合成的路線、成本也都很大的差異，主要是以上的四種結(jié)構(gòu)。
全球目前來講，商業(yè)化做質(zhì)子交換膜企業(yè)主要就是以上這些，當(dāng)然這里面很多企業(yè)目前也有很多一些放棄質(zhì)子交換膜這一塊業(yè)務(wù)，現(xiàn)在目前全球商業(yè)化做樹脂主要有5家公司。美國(guó)的科慕還有中國(guó)的東岳汽油日本的旭硝子，還有solvay，那東岳集團(tuán)樹脂產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)搭建起來，在叉車、物流車、商業(yè)車都有應(yīng)用，目前在國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈為完整，我們真正商用化唯一的一家公司。
東岳做質(zhì)子交換膜，今天早上鄭綿平院士也在講，他昨天看了我們產(chǎn)品之后到實(shí)驗(yàn)室到車間去指導(dǎo)，其實(shí)我們自己也很有感觸，做好材料的創(chuàng)新，做好質(zhì)子交換膜想不被別人卡脖子，這個(gè)東西不是一兩天來的，首先是一個(gè)非常好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，從1989年開始，成為全球領(lǐng)先的氟化工企業(yè)，中國(guó)是最大最全的。那么有這個(gè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，才可以在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步的嫁接生產(chǎn)出含氟高端的膜，東岳氫能公司就是東岳集團(tuán)的三十年的基礎(chǔ)，獨(dú)立成做質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化企業(yè)。
從2003年開始我們“863”專項(xiàng)，開始涉足質(zhì)子交換膜的研發(fā)，到后面我們攻克質(zhì)子交換膜的技術(shù)，在2018年開始進(jìn)行商業(yè)化并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。這十幾年下來，十幾個(gè)國(guó)家和省里的科研項(xiàng)目，最終有了今天這個(gè)成果。
在這些年的過程中，我們不僅要解決我們材料從磺酸單體以及樹脂的合成與此同時(shí)還要解決這個(gè)領(lǐng)域如何把樹脂做成膜，尤其是滿足車產(chǎn)品的應(yīng)用，必須解決自動(dòng)化的車間產(chǎn)業(yè)的問題，以及加工過程中結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，與此同時(shí)還要解決復(fù)合膜，還要滿足我們下游的不同的工藝，對(duì)應(yīng)的備膜的技術(shù)，還有添加劑的技術(shù)我們還要有完備的應(yīng)用評(píng)價(jià)體系。這些東西都解決之后，你才敢說滿足下游客戶，我們所需要的產(chǎn)品不是一個(gè)量品。
我們2018年對(duì)標(biāo)國(guó)外的競(jìng)品，我們產(chǎn)品性能跟國(guó)外相比已經(jīng)不輸于國(guó)外。在應(yīng)用的場(chǎng)景上，我們的性能比國(guó)外還好。
剛才這里面像發(fā)電的性能，我們機(jī)械壽命、化學(xué)壽命、混合壽命測(cè)出來的數(shù)據(jù)我們跟國(guó)外的產(chǎn)品相比不遜色于對(duì)方，當(dāng)然這里面國(guó)外的產(chǎn)品也在進(jìn)步，我們也在跟進(jìn)研發(fā)。未來隨著裝備工藝水平的提升，加上我們的材料方面的突破，我們有信心用3-5年追上，實(shí)現(xiàn)真正卡脖子問題的戰(zhàn)略保障。
現(xiàn)在氫能作為能源端的扮演著重要的角色，電解制氫，我們現(xiàn)在的電解制氫膜也已經(jīng)推出來，現(xiàn)在我們的產(chǎn)品已經(jīng)開始小規(guī)模的在國(guó)內(nèi)下游的龍頭企業(yè)進(jìn)行商業(yè)化的配套應(yīng)用在一些小規(guī)模5000瓦左右的電解裝置上，我們希望隨著制氫材料的發(fā)展，我們國(guó)產(chǎn)的制氫也能夠像燃料電池一樣，實(shí)現(xiàn)快速的迭代。
我們液流電池膜能量轉(zhuǎn)化的效率比對(duì)方都要強(qiáng)，液流電池膜是屬于商業(yè)化的初期，今年的產(chǎn)業(yè)也有一個(gè)快速的發(fā)展，在相關(guān)的材料方面已經(jīng)做好儲(chǔ)備，為迎來國(guó)家大規(guī)模的商業(yè)化提前做好芯片的支撐。
產(chǎn)業(yè)化方面，從2018年開始立項(xiàng)，建立氫燃料電池質(zhì)子交換膜以及配套原料的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，獲得省市和市里各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)大力支持，也使得公司無論從基礎(chǔ)的原料到樹脂的合到質(zhì)膜的研發(fā)和生產(chǎn)，都獲得快速進(jìn)展。現(xiàn)在目前一期項(xiàng)目50萬平方米質(zhì)子交換膜在去年年底已經(jīng)投產(chǎn)，今年國(guó)家推出氫能源燃料電池示范，我們很有幸成為全國(guó)唯一地區(qū)加入三個(gè)城市。在此過程中，獲得領(lǐng)導(dǎo)、專家包括今天在座的下游伙伴的高度支持，也使得我們的產(chǎn)品已經(jīng)批量地開始各種應(yīng)用的領(lǐng)域。像今天億華通的老總也講到，到現(xiàn)在的目前的車輛有的最長(zhǎng)跑到8萬公里，效果還是不錯(cuò)，也給予我們很大的信心。那么這里也額外地提一下，我們很多領(lǐng)導(dǎo)或者專家或者有一些投資人提出疑問，氫燃料電池發(fā)展這么多年還是還沒有商業(yè)化，一個(gè)是技術(shù)的進(jìn)步，一個(gè)利益競(jìng)爭(zhēng)格局。
在此背景下，國(guó)家提出氫燃料電池政策，在未來的幾年打造自主知識(shí)更強(qiáng)的燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)起到一個(gè)非常大的保障。未來的幾年會(huì)迎來氫燃料電池上規(guī)模的春天。
在此過程中，東岳在過去的十幾年的發(fā)展，我們實(shí)現(xiàn)了質(zhì)子交換膜從零到一的突破，也擁有從一到一百的能力，未來在國(guó)家政策的支持下，政府和專家領(lǐng)導(dǎo)的肯定和支持下，還有下游客戶的積極的認(rèn)可程度下，我相信東岳能夠?yàn)槲覀兊臍淠墚a(chǎn)業(yè)做更多的事情。
我們也相信，我們國(guó)家的氫能產(chǎn)業(yè)一定能夠發(fā)展起來。在這里也額外說一下，淄博作為東岳所在的城市，也是東岳土生土長(zhǎng)就是從淄博生長(zhǎng)起來的一家企業(yè)，對(duì)于淄博起來有很深的感情，在過去的發(fā)展過程中，也看到近幾年來淄博市的主要領(lǐng)導(dǎo)，包括很多企業(yè)，很多投資都極具到淄博，淄博的氫能也有很多的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，像億華通都落在東岳未來氫能的附近，以后在淄博打造氫能產(chǎn)業(yè)核心材料和零部件的高地，這個(gè)地方也有非常好的富產(chǎn)氫還有政府政策方面的獎(jiǎng)勵(lì)，我相信淄博一定成為示范城市群一顆非常璀璨的明珠。有興趣的話朋友，可以在淄博共同發(fā)展。謝謝大家！
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