氢辉能源PEM核心材料和设备产业化全面打通

2024-03-07 17:22
PEM电解水制氢因具有高效、能耗低、结构紧凑、对可再生能源波动性有快速响应性等特点,拥有产业化、规模化发展的基础条件,日益成为最具发展潜力的技术之一。在PEM电解水制氢产业链中,质子交换膜、膜电极、电解槽等核心材料及材料面临成本高、购买难、交付周期长等问题,其中质子交换膜是被“卡脖子”关键所在

01
突破产业瓶颈
质子交换膜开启批量化交付

为解决这一瓶颈问题,氢辉能源一方面与产业链各企业进行深度整合和协同创新另一方面,继2023年7月4GW质子交换膜产线建成落地后,质子交换膜研发生产团队历经半年时间,通过设备改造、制造工艺优化,先后攻克28项设备改造及工艺技术难题在此基础上,研发生产团队打通质子交换膜全部生产工艺流程,完成了不同厚度、多种型号的质子交换膜产品的批量化生产验证工作

氢辉能源BriPEM双增强型质子交换膜拥有物理、化学双增强的特性。产品采用具有良好化学稳定性、质子传导性、气体分离性的全氟磺酸树脂作为固体电解质,高强度聚合物作为增强骨架,具有低阻抗,高选择性和高机械稳定性等特点;另外,该产品通过化学增强使其在腐蚀性环境中具有较高化学稳定性和较低的渗氢电流。同时,BriPEM质子交换膜通过添加功能纳米粒子和自由基捕捉剂,大幅降低膜的气体渗透,抑制自由基形成,消除产生的自由基,使得质子交换膜具有较高的耐久性

氢辉能源BriPEM双增强型质子交换膜具有更高的机械性能及质子传导能力,可广泛应用于工业级高压差电解槽产品中。目前,质子交换膜产品国内外送样客户达百家,反馈结果积极、各项数据均较优异,已正式开启批量化供货

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图为某电解槽客户实测数据

02

持续创新研发

二代膜电极性能大幅提升


除BriPEM双增强型质子交换膜批量化生产验证成功外,氢辉能源4GW膜电极产线于2022年完成建设验证工作,已开启批量化交货

膜电极研发生产团队对催化剂、离聚物和溶剂组成的固液混合物浆料体系的均浆工艺创新迭代,有效利用不同分散方式的优势特点,将各分散方法合理联用,优化工艺参数和分散时间,得到了颗粒粒径小、均匀、抗沉降、低固含量、高黏度的催化剂浆料。该技术创新不仅成功解决PEM电解水催化剂浆料难分散、易沉降的问题,为后续催化层涂布的一致性奠定基础,保证了催化层涂层在TD和MD方向精度,减少浆料损耗的同时,提高膜电极性能

目前,氢辉能源BriMEA膜电极性能由一代的1.83V@2A/cm2提升至二代的1.69V@2A/cm2。且氢辉能源BriMEA膜电极产品支持质子交换膜、贵金属催化剂、活性面积、封边等定制化服务,可满足工业电解水制氢、民用氢健康等客户不同应用场景的需求。

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图为氢辉能源一二代BriPEM膜电极性能对比

03

坚持正向研发

电解槽工艺全面贯通


氢辉能源于2023年7月交付共计3MW的BriLyzer-S50电解槽产品(单位产氢量:50标方/时);2023年7月发布单台MW级BriLyzer-R200电解槽(单位产氢量:200标方/时),1GW半自动化柔性电解槽装配产线于同期建设完成,该产线支持氢辉能源旗下不同平台、多种标方电解槽产品的生产制备。

氢辉能源PEM电解槽共S系列、R系列两大产品线,基于团队自研的高性能膜电极,通过多学科-跨尺度联合仿真计算、高耐蚀双极板涂层技术、强增益多孔钛集电器技术、多级自密封技术及高一致性叠装工艺等多种核心技术打造而成,突破了高组装力电槽紧固、大电流工况气液两相传质、复杂电化学环境下极板腐蚀、非平衡高气压工况的密封等一系列难题,保证电解槽的产品性能、稳定性及使用寿命

BriLyzer电解槽系列产品得益于团队强大的技术实力和坚定的研发投入,利用自研的BriPEM双增强型质子膜代替国外材料、提高BriMEA膜电极性能等方式,氢辉能源BriLyzer电解槽系列产品实现单槽设备成本大幅下降,可极大推动PEM电解槽的技术应用。

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图为氢辉能源BriLyzer-R200电解槽

氢辉能源自成立以来,团队秉承正向研发,以“卡脖子”的质子交换膜这一核心材料为抓手,保证技术壁垒,抢占电解槽技术高地,构建氢能产业生态,提供一站式PEM绿氢制备解决方案。未来,氢辉能源将致力于技术创新和产品升级,为全球客户提供更优异的PEM 电解水制氢核心材料及设备,推动PEM电解水制氢落地应用,助力全球绿色能源革命。


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