势银访谈 | 枡水科技:解码PEM制氢膜电极“80000小时”续航密钥

2023-09-21 14:58

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安徽枡水新能源科技有限公司(下称“枡水科技”)成立于2019年5月,致力于构建氢能关键材料、核心部件及设备的研发、生产与服务全链条解决方案


枡水科技拥有多项核心技术的自主知识产权,主要产品催化剂、膜电极技术指标已达到国际同类产品水平,打破价格壁垒,实现规模量产,并率先进行低贵金属与国产化材料替代研发储备。

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近日,势银能链就PEM制氢膜电极在电解槽长时应用中所需攻克的难点,从产品优势、量产能力、技术发展规划等角度,与枡水科技首席执行官 王新磊先生进行了深入交流。

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公司层面

势银能链:目前枡水科技已布局哪些市场?核心产品有哪些?


王新磊:枡水科技致力于构建氢能关键材料、核心部件及设备的研发、生产与服务全链条解决方案,已布局PEM电解水制氢、AEM电解水制氢、氢燃料电池等领域,实现氢能制取与应用端业务覆盖。


主要产品包括自主研发的全产品矩阵PEM电解水制氢催化剂(铱/氧化铱、铱黑、氧化铱、铂碳、铂黑)、PEM电解水制氢膜电极、氢燃料电池催化剂。


势银能链:公司核心团队竞争力如何?


王新磊:公司核心团队以中科院和中科大背景为主,我作为创始人兼CEO,正在中国科学技术大学攻读能源动力专业博士学位。同时,枡水科技的CTO及各事业部负责人,均为材料物理与化学专业博士,专注于PEM电解水制氢与氢燃料电池产业中的高效电催化剂的研究和应用,对膜电极工艺与研发亦有数年沉淀。


公司在氢能关键材料前沿领域有丰富的技术储备,由来自中国科学技术大学的两个高层次人才团队分别提供电解水制氢材料与技术研究、氢燃料电池材料与技术研究相关支撑,以技术委托开发合作形式,集中优质力量攻关。


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技术层面

势银能链:枡水科技的核心技术优势体现在哪?是否在专利方面建立护城河?


王新磊:枡水科技核心技术优势主要体现在自主研发的全产品矩阵催化剂,铱基、铂基贵金属催化剂形成多系列、多规格产品线,覆盖PEM电解水制氢阳极与阴极;特殊的浆料配方及制备过程,膜电极生产制备独家工艺。已申请专利66项,建立起专利屏障,形成稳定的专利护城河。


势银能链:PEM制氢膜电极在电解槽应用中会遇到哪些难题?枡水科技是如何解决的?


王新磊:PEM电解水制氢膜电极的“品性”,即品质性能,不应只关注到I-V 曲线,枡水科技PEM制氢膜电极性能已超过1.8V@3A/cm²,但这只是产品“品性”体现的现在进行时维度;实际上膜电极在电解槽中经过长时应用后,会发生一系列的将来时超预期风险,这更是应该提前掌握并预防的。


基于合作伙伴的反馈,以及枡水自建的百通道不间断测试平台,我们了解到电解水膜电极在上万小时运行后,如果前期只关注I-V曲线,不做多维度考虑,后期有极大的可能会出现催化层脱落、内阻突然升高、性能突然衰减、氢中氧、氧中氢过高等种种问题,带来潜在安全风险。


对此,枡水科技通过自主研发的高性能、高稳定性催化剂,应对催化剂催化活性与耐久性问题;通过独特浆料配方和催化层设计,加上长期的膜电极制备工艺能力积淀,整体解决膜电极在高差压下机械强度与渗氢的问题,多维度综合把控,充分发挥膜电极在PEM电解水制氢中的“芯片”作用,为制氢电解槽提供极致的品质性能支撑。


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大尺寸PEM电解水制氢膜电极产品


势银能链:针对PEM制氢较为依赖贵金属,极大程度影响未来规模化发展的问题,枡水科技是否已有解决方案或思路?


王新磊:现阶段,枡水科技已与国际矿业公司完成贵金属采购框架协议签订,从源头上保障贵金属原材料稳定供应;另外在合金催化剂、低铱膜电极、贵金属回收、质子交换膜回收等技术方向,已进行储备。


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产品层面

势银能链:今年上半年公司PEM制氢膜电极产品出货情况如何?在手订单和新签订单情况?


王新磊:基于与行业内多家主流头部企业建立的良好互信关系,经过近两年产品从“小尺寸验证”到“应用于电解槽的大尺寸验证”经验,枡水获得了市场的充分认可。


反映到出货量数据上,截至8月份,PEM电解水制氢膜电极已出货超1万片,多数以上为大尺寸;并已储备数十兆瓦意向订单。


势银能链:目前公司PEM制氢催化剂以及膜电极产品进展如何?产能如何?


王新磊:铱基催化剂与铂基催化剂已分别实现公斤级量产,年产能400kg电解水制氢膜电极生产工艺成熟,已量产的大尺寸PEM电解水制氢膜电极,衰减率≤5μV/hr, 最大可加工尺寸活性面积5000cm²,年产能6000m²,已于上海临港分公司规划大型膜电极“卷对卷”涂布产线,设计年产能20000m²,2024年3月投入使用


此外,氢燃料电池新型树枝碳催化剂产品也已完成中试。

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合肥研发中心(在建上海临港万平米生产基地)


势银能链:PEM制氢膜电极方面,公司的上游供应商合作情况如何?下游应用情况?


王新磊:前面讲到枡水科技目前已与国际矿业公司完成贵金属采购框架协议签订,从源头上保障贵金属原材料稳定供应;同时打通膜材料供货渠道,与国内外全部质子交换膜主流厂商,如:科慕、福马、戈尔、东岳、绿动、汉丞,均有合作,通过独有的百通道不间断测试平台进行性能测试。

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百通道不间断测试平台


就在8月23日,科慕全球市场战略总监Natasha Kasyanova女士、全球技术应用开发经理Marc Gurau博士刚刚来访枡水科技,双方就全氟磺酸质子交换膜产品性能、市场应用情况及未来合作方向进行了深入友好交流,基于已有业务基础,双方将进一步推动建立联合开发测试机制,为全球范围内氢能多元化场景应用带来持续创新的产品与技术解决方案。


在下游产业链方面,枡水科技的PEM制氢膜电极产品已应用于多家大型国企、大型上市公司的示范电解槽项目,在海外市场开拓方面,已向Elogen和Hoeller送样,进入验证阶段。

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未来展望


势银能链:您认为未来PEM制氢将在哪些行业找到合适的应用场景?


王新磊:PEM电解水制氢最主要的消纳场景是波动性的风光电。今年8月,国家六部委联合印发《氢能产业标准体系建设指南》,对于制氢产业链环节,仅提及“可再生能源水电解制氢”。如果使用化石能源发电并网再制氢,会形成资源浪费,比直接煤制氢成本更高;主要也达不到可再生能源水电解制氢的国家标准。



势银能链:如何看待国内PEM制氢产业的发展情况?


王新磊:现阶段PEM制氢最主要的就是上下游降本的问题。目前PEM系统的成本相对于ALK系统应该在4倍左右,限制了大标方PEM制绿氢项目的落地提速。


枡水科技PEM电解水制氢膜电极铱载量至2025年可降到0.3mg,大电流、高差压膜电极电流效率提升2~3倍,且内部已有数千小时稳定性数据,枡水科技有信心在2025年联合行业合作伙伴,推动PEM电解槽成本降到ALK的2倍以内。


考虑国家政策的明确性,以及对可再生能源的耦合能力,尤其是技术路径的高安全性,在保障数万小时运行品质性能的基础上,PEM电解水制氢商业化进程可期。