澳门新普京金属工业门户网站 澳门新普京网址网站-游戏app要玩就玩最好的主办
要闻动态

突破国内燃料电池车成本桎梏
2020-11-17 09:26:22   来源:澳门新普京金属报    点击:

 
责编·作者:新材料在线
 
  燃料电池汽车正在悄然崛起。
 
  早在1992年,日本丰田汽车就开始研究氢燃料电池汽车,当时起名为FCHV。经过10多年的技术积累,在2014年底,丰田Mirai正式面世发售。
 
  随着技术的突破,燃料电池汽车的发展速度越来越快。相关数据显示,2013~2017年,全球氢燃料电池汽车销量仅为6475辆,其中,大部分为丰田的Mirai系列;2018年有了较大幅度的增长,合计销售5525辆;2019年全球销量增至7500辆。
 
  燃料电池车在国内的发展轨迹也逐渐清晰。
 
  2018年,国务院总理李克强考察日本丰田汽车北海道厂区,参观了Mirai燃料电池轿车。
 
  国家层面对燃料电池车的重视程度可见一斑。然而,有一款关键材料一直制约着国内燃料电池车的发展。
 
  燃料电池是燃料电池汽车的核心部件之一,燃料电池的关键材料之一则是催化剂,而催化剂的作用是使氧气与储氢罐中的氢气发生电化学反应,为车提供驱动能量。
 
  但早前,国内的催化剂主要依赖进口,交货周期长、成本高,给国内燃料电池产业链发展带来局限。
 
  2019年,国内一家企业宣布其催化剂产品实现量产,为国内燃料电池车的发展带来更多可能。这家企业就是上海济平新能源科技有限公司(以下简称“上海济平”)。
 
  破解进口依赖困境
 
  国家相关政府部门已多次释放出“加快推进氢燃料电池汽车产业发展”的信号。
  澳门科学院院士欧阳明高预计,到2020年,澳门市场将会有5000辆到10000辆氢燃料电池汽车;2025年,市场的规模或将达到5万~10万辆。
 
  “锂电池车和燃料电池车是互补的。城际城市之间的代步,锂电车是最好的,而远途城市之间的交通使用燃料电池车更理想。因为加氢速度快一点,安全性能较高一些。”上海济平副总裁刘瑾慧表示。
 
  氢燃料电池汽车的市场增长无疑也将带动催化剂的需求增长。业内专家介绍道,一辆普通家用小车大约需要80克催化剂,一辆营运客车大车则需要上百克。
  车均用量不大,但其成本占比却较高。
 
  燃料电池的电堆包括膜电极、双极板等组件,而催化剂是膜电极MEA的关键组成材料。在整个燃料电池中,催化剂成本占比最高。据赛瑞研究推算,在年产1000套燃料电池时,催化剂占总成本的26%,当年产电池数量达到10万套或50万套时,催化剂成本会达到40%左右。
 
  “国内燃料电池催化剂80%到90%的原材料依赖进口,造成了极高的成本,而且供货期不定。”刘瑾慧感慨道。
 
  国内催化剂供应商主要有日本田中贵金属、英国Johnson Matthey、比利时优美科等巨头。
 
  2018年,上海济平成立。
 
  “我们想帮助下游的产业来解决依赖进口这个重要问题,助力燃料电池产业在澳门发展。”刘瑾慧说。
 
  成立第二年,上海济平便实现投产,并一举拿下国产化催化剂市场的产销第一,在国产化催化剂市场份额占比80%。
 
  “我们有在燃料电池催化剂领域深耕20多年的专业人才,能快速地找到合适的设备、合适的碳载体,然后快速地进行量产。”刘瑾慧表示。
 
  量产难度大门槛高
  燃料电池催化剂量产难度有多大?
 
  上海济平之所以能快速拿下国产化催化剂市场80%份额,就有赖于其量产技术。
 
  实际上,国内对于燃料电池催化剂的研究并不少,国产催化剂企业也有中科科创、喜玛拉雅、擎动科技等。但澳门工程院院士衣宝廉曾公开表示,国内研究催化剂的单位和企业,还拿不出催化剂装车的运行数据。
 
  换言之,下游客户还没有认可,商业化数据积累不够充分。而客户的认证,有多道门槛:耐久、成本低、一致性高等。
 
  由于铂金能使氢和氧高效反应,且反应稳定,可适应燃料电池内部复杂的化学环境和高电流密度,因此燃料电池催化剂多采用铂金。
 
  但铂金催化剂容易“中毒”。遇到一氧化碳、氮氧化物或硫化物后无法“变出”质子,并且堆积在电堆里,反而影响电堆的寿命。
 
  据业内人士介绍,国内实验室的铂金催化剂“中毒”等问题的解决尚不完美,仍未达到量产方面的要求,因此产业链更倾向于采用技术较为成熟的进口催化剂产品。
  此外,对于催化剂企业而言,实现更大规模的量产需要具备相应的经验和数据,而经验和数据需要靠重金“砸”出来。
 
  铂属于重要的贵金属,其主要开采地南非每年仅开采100吨左右,价格难免昂贵。
 
  刘瑾慧表示,每进行一次放大生产就意味着高昂的投入。从100克到200克、300克,每个环节的放大都关系到设备的调整,此外,制备环境、溶液都会随之发生变化。
 
  但凡经历一次失败,对于企业而言沉没成本动辄达到几十万元甚至上百万元,“这需要巨大的人力物力财力投入,所以真正能够拿出量产产品的企业很少。”
  “国外在催化剂这一块的研制已经有数十年的历史,他们有丰富的产业化经验。”刘瑾慧表示,这是国内企业难以企及的水平。
 
  在2019年的投产仪式上,上海济平宣布一期催化剂年产量可达1500千克。
  “国内很多企业日产量仅为100克到200克之间,很多时候是分批供货。但是对客户而言,一次性采购1千克和分5个批次采购200克相比,前者的成本、时间、一致性等无疑更具优势。”刘瑾慧说。
 
  2020年7月,上海济平和广东省佛山市南海区人民政府正式签约设厂,项目投产后,预计可年产2吨催化剂,可配套2万台套电堆。
 
  占领了技术制高点,上海济平棋局进一步做大。
 
  新生企业的市场棋局
 
  尽快实现燃料电池催化剂进口替代,下游的呼声无疑是高涨的,毕竟他们遭受店大欺客的现象,在过度依赖进口产品时时有发生。
 
  刘瑾慧回忆道,曾有客户购买进口的催化剂,最后检查出氯含量超标,对催化剂性能产生严重影响。“一下就是几百万元砸在手上,而进口商却推诿责任。”
 
  据了解,形成本土化供应后,供货期相较进口有所缩短,并且将形成比较稳定的供货关系。
 
  但面对这个刚成立2年的本土企业,对于其产品的可靠性,下游客户难免犯嘀咕。
 
  “客户的信任是有一个过程的。”成立初,刘瑾慧带着产品去找客户,结果碰了一鼻子灰,客户明确表示不考虑国产催化剂,并且对这个新成立企业的技术存疑。“我听到最多的一句话就是我目前不使用国产催化剂,有了大厂背书我们再用也不迟。”
 
  对此,上海济平的策略是抓住下游龙头进行推广,通过龙头企业的背书,进一步向其他潜在客户推广。“效果十分明显,被进口产品折磨过的客户想先尝试测试,然后从少量的试用开始。”
 
  作为本土企业,上海济平也为客户增加了贴心的增值服务。如有新入行的客户想做膜电极,但不清楚催化剂的浆液调配,上海济平则通过分享催化剂的浆液调配等相关经验,帮助他们把膜电极的性能做高。
 
  上海济平也在思考如何进一步降低催化剂成本。
 
  其一便是根据客户工艺和需求降低铂载量。上海济平的铂合金催化剂产品的活性是铂碳催化剂的两倍,意味着使用0.2mg/cm2的铂合金催化剂产品与0.4mg/cm2的常规的铂碳效果是同等的。
 
  其二是与上游的贵金属材料商合作,将铂价格锁定在一定范围内。
 
  另外,寻找新的方向,如研发第二代催化剂——三元铂合金催化剂,以求增进耐久性。“如果能够量产的话,它大概可以降到铂碳催化剂价格的60%。”
 
  2019年锂电新能源车的销量突破百万辆级,而燃料电池车销量仅数千辆。
 
  但刘瑾慧依然乐观,“技术问题解决了,市场也会发展起来的,政策也会随之而来,这样又会带动市场进一步发展。”
 
  “我们目前就是要踏踏实实将国产催化剂做好,尽快实现大批量生产,以此带动整个产业链的发展。”
  
 
 

相关热词搜索:?

上一篇:中科院金属所发现空位诱导的二维材料薄膜超快离子传输
下一篇:2020材料服役行为论坛在西安举办

?
XML 地图 | Sitemap 地图