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开云体育氢燃料电池车亟待市场化,质子交换膜产业如何发展?
文章来源:开云体育 发布时间: 2022-11-08 浏览次数:94806512

   

11月8日,30辆氢燃料电池公交车在张家口投入运营,710辆氢燃料电池公交车在此前的冬奥会上负责张家口赛区的交通保障。毫无疑问,氢燃料电池汽车正逐渐进入现代生活。放眼世界,随着碳中和逐渐成为共识,氢燃料电池汽车的市场化进程也在加快。据预测,到2025年,氢燃料电池的市场规模将达到90.25亿美元。


那么,要实现市场化,首先要从哪里入手呢?


从氢能汽车的成本来看,电池系统占40%,是氢燃料电池汽车的核心。根据电解质分类,氢燃料电池被称为PEMFC(质子交换膜燃料电池),可见其核心是PEM(质子交换膜)。但PEM生产难度大,成本高,严重制约了氢燃料电池生产成本的降低。换句话说,要实现氢燃料电池汽车的市场化,关键在于PEM的大规模生产。


01中国企业市场集中,加快打破垄断。


目前,全氟磺酸PEM是氢燃料电池的主流。这种薄膜具有较强的质子传导性和良好的稳定性,可以有效地提高电池效率。然而,由于技术和研发成本的需要,世界上只有少数公司能够大规模生产这些产品,市场长期被海外企业垄断。目前,科慕C.US、GMC薄膜和GOEECT薄膜PEM燃料电池市场份额最高,3M(US)、索尔维等公司也是主要供应商。


中国在PEM领域起步较晚,但在政策的推动下,研发进展迅速。到目前为止,一些企业已经能够批量生产商用燃料电池PEM,并初步具备本地化的能力。其中,东岳集团(00189.HK)拥有相对完整的全氟磺酸PEM产业链,是中国最大的PEM制造商。


2020年,东岳集团年产150万平方米的PEM项目正式投产,其中燃料电池PEM达到50万平方米,成功实现量产。虽然其研发生产的PEM与国际先进水平存在一定差距,但总体差距不大,具有很大的发展潜力。如果能进一步缩短差距,提高产量,可以有效促进我国氢燃料电池汽车的大规模生产。


2.


目前,由于主流全氟磺酸PEM生产成本高,单体合成难度大,温度升高时质子传导性差,在降低成本和提高性能的需要下,PEM制造商正在研究一些氟PEM、无氟PEM和复合PEM。


目前开发使用的无氟PEM主要由磺化芳香聚合物制成。这种PEM稳定性高,价格低,加工难度小,但使用寿命短,不能满足PEMVC的需求。如果能开发出具有这种特性但使用寿命更长的材料,PEM的生产成本将大大降低。


以巴拉德BLDP.USBAM3G膜为代表的部分氟化PEM领域,热稳定性显著提高,价格相对较低,制备难度仍较大。


复合PEM领域已经有了GoreSELECT膜,这种膜的尺寸稳定性有了很大的提高,而且由于全氟树脂的减少,原材料的成本也降低了。


从长远来看,这三个新方向可以有效地提高产品性能,降低生产成本,但同样,仍需进一步研究。


由于缺乏研发经验,我国传统PEM生产难以超越海外垄断企业的技术优势,也难以形成竞争优势。为了提高我国PEM产品的市场份额,我们应该加快全氟磺酸PEM技术的突破,同时加大对新型PEM的研究投资,努力占领市场。此前,万润(002643.SZ)表示,正在积极推进无氟高稳定支状多嵌段式燃料电池质子膜材料项目,有望开拓中国无氟PEM市场。


3.


自双碳目标提出以来,中国许多汽车公司都在加快对氢燃料电池汽车的探索和布局。长城汽车(02333.SZ)战略顾问刘坤表示,2021年至2023年是企业布局氢燃料电池汽车的战略机遇。下游市场的活跃也促进了PEM需求的增长。据中信证券预测,2025年中国燃料电池汽车总数将达到10万辆,汽车PEM总量约180万平方米,市场空间可达18亿元。


如此强劲的市场需求使PEM龙头企业开始瞄准中国市场。近年来,许多制造商在中国投资建设工厂,并积极与中国企业合作,努力利用技术优势抓住发展机遇。然而,对于中国本土PEM企业来说,虽然竞争对手是具有丰富研发经验的外国制造商,但中国本土企业仍可以在政策支持下发挥本土优势。


今年3月,国家发展和改革委员会发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,对氢燃料电池产业进行了部署,明确指出要为氢能相关产业提供财政和金融支持,加快PEMVC技术创新。从长远来看,在政策的大力支持下,随着PEM技术的突破,国内本地产品的市场份额将大大提高,中国燃料电池PEM的巨大需求差距将逐步由当地企业填补。


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一般来说,PEM作为氢燃料电池汽车商业化的关键,具有广阔的市场前景。目前,中国企业在一定程度上打破了海外企业对国内PEM市场的垄断,但需要寻求新方向的技术突破,扩大当地需求和政策支持也给了中国企业更大的发展空间,中国PEM制造商有望迎来快速增长。


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