【高工氢电峰会】“膜大师”戈尔

来源:高工锂电网   发布时间:2019-06-14 09:31      设置字体:
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摘要:车用燃料电池质子交换膜全球领军企业戈尔将在本次峰会上围绕超薄膜技术和大规模商业化经验发表主题演讲。
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作为车用燃料电池核心材料,质子交换膜技术门槛极高。全球燃料电池汽车发展多年以来,国内外很多企业投入过质子交换膜的研发生产,但大多因为各种各样的原因或停滞或放弃该业务,能够长期坚持下来的寥寥无几。如今全球发展燃料电池汽车愿景日渐清晰,质子交换膜市场前景逐渐明朗,企业该如何把握这新一轮的发展机遇?

值此车用燃料电池质子交换膜发展关键时期,高工氢电、高工产业研究院将于7月3-4日在上海举行“2019高工氢电产业高峰论坛”,此次峰会主题为“风口上起舞,刀口上前行”,来自车企、电堆及系统、核心材料、关键零部件及设备等产业链各个环节的超700位企业负责人将共聚一堂,围绕产品技术、行业发展趋势及企业应对策略进行深度探讨交流。

届时,车用燃料电池质子交换膜全球领军企业戈尔将在本次峰会上围绕超薄膜技术和大规模商业化经验发表主题演讲。

戈尔成立于1958年,是一家以材料科技为本的全球性公司,从发明GORE-TEX®面料推动户外服饰行业革新,到创造医疗器械改善生活、拯救生命,以及在航空航天、医药和移动电子等行业中实现更出色的产品性能等。公司总部位于美国特拉华州纽瓦克市,在全球拥有约9500名员工,年收入逾35亿美元。

在车用燃料电池质子交换膜领域,戈尔创造性地发明ePTFE(膨体聚四氟乙烯)的专有增强膜技术,所以核心产品GORE-SELECT®PEM具有超薄、耐用、高功率密度的特性,与全球领先的新能源汽车制造商和燃料电池公司有着广泛而深入的合作。丰田MIRAI、现代NEXO和本田CLARITY等都采用戈尔产品,被认为是满足汽车应用挑战的行业标准。

从技术和工艺来看,戈尔之所以能够引领全球车用质子交换膜的发展,主要源于四点:1、质子交换膜的质子传导是通过酸性的有电阻功能的氟磺酸离聚体树脂,戈尔在近三十年的研发过程中,筛选和评测众多不同特性离聚体,找到最佳方案,适应不同工况条件的需求;

2、作为ePTFE膜的发明者和领导者,戈尔可以自如地对膜微观机构进行工程设计,独特的ePTFE膜微观结构帮助实现氟磺酸离聚体的最佳性能;

3、耐久性是车用质子交换膜的一大技术瓶颈,而戈尔膜技术打破了传统质子交换膜质子传导性和耐久性的矛盾。其通过特殊的膜结构选择来达到很高的机械强度,降低溶胀,同时优选的助剂配方实现极强的化学耐久性,使质子交换膜持久地保持高性能;

4、规模化生产、批量稳定性和质量均一性是车用质子交换膜的关键。戈尔自主研发的生产流程和工艺,特别是百万平米级别的连续生产线是质子交换膜技术走出实验室,成为其产品走向大规模产业化的保证。

从产品来看,戈尔增强型质子交换膜每年出货量达几十万平米,且逐年递增中。目前公司出货量较多的是18μm、15μm的质子交换膜。在超薄膜应用提速的形势下,戈尔8μm超薄膜也得到客户的好评。虽然超薄膜技术已经远远领先于同行,但戈尔实验室里已经储备了5μm乃至更薄膜的技术能力,正等待合适的产业化时机。

高工氢电了解到,目前下游客户对超薄膜很感兴趣,主要原因在于超薄增强膜大大降低质子传导阻力, 降低欧姆极化,提高电堆功率密度。同时超薄的设计更加有利于水气的传导,特别是在低湿条件下,提升整个电堆的运行性能。超薄膜还意味着原料更节省,系统设计更加灵活,开发者可以开发更简单更低成本的系统。”

超薄膜要实现更好的性能,技术难度比寻常膜大得多。而戈尔GORE-SELECT®PEM 是基于ePTFE (膨体聚四氟乙烯)增强的超薄高耐久离子交换膜技术。该技术的亮点是通过超薄(可低于10微米)增强设计(独特的ePTFE 微观结构)和特殊的原材料(氟磺酸离聚体以及助剂配方),提高燃料电池质子传导性能,提升功率密度,增强机械和化学耐久性,延长整个系统在车辆使用环境下的寿命。

经过实际验证,戈尔8μm膜的化学耐久性和寿命比肩18μm膜。其在保证膜质子传导性能的情况下极大地降低了膜溶胀失效,化学降解失效,特别是在高温低湿的环境下。同时戈尔通过膜的特殊微观机构,有效降低渗氢率,同时不影响质子通过效率,这大大提高了系统的燃料效率。

从产线建设来看,戈尔打造了全球首条符合汽车行业标准的大规模连续生产线,位于日本冈山市,设计产能达数百万平米/年,采用最新一代工艺设计,满足整车企业严苛的质量要求,能够显著降低生产不可控因素及人力成本。

从下游应用来看,20多年来,戈尔的薄膜在领先的整车厂以及全球数以万计的车辆(包括乘用车、商用车、叉车等)、无人机、便携式和固定式发电、储能等应用中已经得到广泛验证。

车用燃料电池质子交换膜方面,目前全球领先的燃料电池汽车制造商均选用戈尔膜作为唯一供应商应用到其量产车型上,比如丰田MIRAI、本田CLARIFY、现代NEXO、上汽FCV系列等。同时,戈尔和国内其他众多整车企业、系统制造商也在进行大量合作。

欢迎广大氢电同行积极报名参与2019高工氢电产业峰会,与戈尔围绕车用燃料电池质子交换膜技术与市场应用趋势话题展开深度交流,报名请扫描下方图片二维码。

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