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乘氫而上:質(zhì)子交換膜技術(shù)助燃燃料電池汽車商業(yè)化

來源:家居百科 時(shí)間:2023年03月02日 14:10

加速燃料電池商業(yè)化發(fā)展,擴(kuò)大氫能產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

新年伊始,據(jù)中汽協(xié)公布的數(shù)據(jù)顯示,2022年我國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)達(dá)到3992輛和3789輛,較去年同比增長(zhǎng)121.11%和138.90%?。?yè)?jù)保險(xiǎn)數(shù)據(jù),2022年燃料電池汽車上牌量突破5000輛。)喜人漲幅的背后,在示范獎(jiǎng)勵(lì)政策的牽引下,氫燃料電池汽車正以續(xù)航里程長(zhǎng)、加注速度快等優(yōu)勢(shì)撬動(dòng)國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)尤其是商業(yè)車領(lǐng)域萬(wàn)億級(jí)的藍(lán)海市場(chǎng)。

商用車作為一種生產(chǎn)工具,商業(yè)運(yùn)輸公司把運(yùn)輸效率和全生命周期運(yùn)營(yíng)成本放在首位,但雙碳目標(biāo)和排放法規(guī)要求商用車走向零排放,實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)輸是大勢(shì)所趨,燃料電池汽車技術(shù)的快速發(fā)展正在逐個(gè)擊破不少當(dāng)下“綠色運(yùn)輸”難題,如純電動(dòng)商用車?yán)m(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng),環(huán)境溫度適應(yīng)性差等,得到來自商用車市場(chǎng)的廣泛關(guān)注。燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃前景也催生了對(duì)包括質(zhì)子交換膜、高壓氫瓶等關(guān)鍵技術(shù)的更高要求。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,以期實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車商業(yè)化前景,還需不斷提高關(guān)鍵技術(shù)的商業(yè)可行性及競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此,我們就“質(zhì)子交換膜技術(shù)助力燃料電池汽車商業(yè)化”為題采訪了燃料電池質(zhì)子交換膜領(lǐng)導(dǎo)者戈?duì)柟荆╓. L. Gore & Associates)全球產(chǎn)品專家Simon Cleghorn,得到了全新的思考角度和洞察。

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焦點(diǎn)1 :研發(fā)階段   質(zhì)子交換膜如何幫助電池電堆發(fā)揮出色性能 

記者提問: 面對(duì)高溫或潛在干燥的情況,工程師傾向于在氫燃料電池電堆中使用更薄的質(zhì)子交換膜(PEM),但PEM厚度減少容易導(dǎo)致PEM機(jī)械性能差,甚至影響整體燃料電池的使用壽命。針對(duì)這種情況,您有什么建議或經(jīng)驗(yàn)可以分享嗎?

Simon : 燃料電池電堆和系統(tǒng)研發(fā)工作中涉及各種因素之間的相互作用,因此十分考驗(yàn)工程師全方位考量問題的能力。電池電堆里的PEM必須具備高電導(dǎo)率、穩(wěn)定的化學(xué)性能及機(jī)械性能,以及低氣體滲透性。但普通的纖薄PEM往往會(huì)增加氣體滲透性從而降低燃料效率,同時(shí)PEM更薄也更容易發(fā)生有害自由基濃度升高的風(fēng)險(xiǎn),從而加速化學(xué)性能衰減,縮短產(chǎn)品壽命。這些都是普通的纖薄PEM容易影響燃料電池使用壽命的根本原因。 

[戈?duì)柕慕忸}之道]

戈?duì)柌捎门蝮w聚四氟乙烯(ePTFE)對(duì)質(zhì)子交換膜(PEM)進(jìn)行增強(qiáng),一舉解決了這些難題。戈?duì)柪胑PTFE、性能出眾的高聚物以及有助于對(duì)抗化學(xué)性能衰減的專有添加劑相結(jié)合,開發(fā)出增強(qiáng)型復(fù)合PEM技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)了低電阻、高耐用性且符合特定應(yīng)用要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

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焦點(diǎn)2:生產(chǎn)&商業(yè)化階段   質(zhì)子交換膜與其他部件相互作用的奧秘 

記者提問: 在生產(chǎn)及組裝階段,同樣的部件在不同的汽車制造商生產(chǎn)過程中常出現(xiàn)不同的適應(yīng)性需求,如PEM和其他部件之間的相互作用。供應(yīng)商是否有不同方式可以幫助汽車制造商更順暢的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)及開發(fā)呢?

Simon: 確實(shí),從研發(fā)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)階段,非??简?yàn)供應(yīng)商對(duì)于部件的理解程度。供應(yīng)商不僅需要深入了解各部件的潛在性能權(quán)衡因素,更需要精通其部件與燃料電池電堆和系統(tǒng)中其它部件之間可能會(huì)產(chǎn)生的相互作用。供應(yīng)商必須具備堅(jiān)實(shí)的“后備力量”,從表面科學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)和物理表征、化學(xué)分析以及微觀結(jié)構(gòu)表征方面等,才能為制造商提供最為全面可靠的幫助。

[戈?duì)柕慕忸}之道]

以質(zhì)子交換膜為例,領(lǐng)先的PEM供應(yīng)商應(yīng)能(在燃料電池中)進(jìn)行原位電化學(xué)分析,以確定可能因材料變化而導(dǎo)致的長(zhǎng)期性能欠佳和/或功率損耗的原因。同時(shí),PEM供應(yīng)商應(yīng)能隨時(shí)使用非原位總結(jié)分析工具來診斷現(xiàn)場(chǎng)返回的MEA/PEM的故障模式或機(jī)制。為此,戈?duì)栭_發(fā)了兩種建模方案,原位(在燃料電池中)和非原位測(cè)試方法,以便了解這些相互作用并加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 

焦點(diǎn)3:量產(chǎn)階段   關(guān)于質(zhì)子交換膜(PEM)氫燃料電池生產(chǎn)供應(yīng)安全

記者提問:當(dāng)汽車制造商轉(zhuǎn)向燃料電池量產(chǎn)階段時(shí),如何在提高電堆生產(chǎn)良率的同時(shí)降低成本?

Simon: 從質(zhì)子交換膜(PEM)供應(yīng)商的角度出發(fā),品質(zhì)穩(wěn)定的原材料和精密的質(zhì)子交換膜涂覆技術(shù)將有助于PEM供應(yīng)商盡可能減少電池之間的差異,從而確保產(chǎn)品的生產(chǎn)良率和使用壽命。

[戈?duì)柕慕忸}之道]

能夠生產(chǎn)高性能PEM且產(chǎn)能可滿足行業(yè)需求的供應(yīng)商更是寥寥無幾。戈?duì)枌⒋藘?yōu)勢(shì)視為取得成功的關(guān)鍵,并充分利用我們?cè)谂蝮w聚四氟乙烯(ePTFE)增強(qiáng)領(lǐng)域的技術(shù)專長(zhǎng)和全球網(wǎng)絡(luò)資源,確保規(guī)?;a(chǎn)中的供應(yīng)安全性、工藝穩(wěn)定性和質(zhì)量一致性。

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現(xiàn)如今,燃料電池技術(shù)正在燃料電池乘用車領(lǐng)域得到有效的開發(fā)、部署和測(cè)試。多樣的燃料電池汽車類型促使質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池電堆和系統(tǒng)在燃料電池市場(chǎng)中的份額高達(dá)64%。

展望未來,燃料電池商業(yè)化之路任重道遠(yuǎn),需要繼續(xù)研發(fā)更專業(yè)的質(zhì)子交換膜(PEM)技術(shù)來顯著提高燃料電池電堆和系統(tǒng)的性能及可靠性,攜手各類汽車制造商一道從容迎接氫能未來。

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網(wǎng)址: 乘氫而上:質(zhì)子交換膜技術(shù)助燃燃料電池汽車商業(yè)化 http://www.businessinterruptionsclaims.com/newsview86372.html

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