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国产催化剂吹响“突围哨”

发布者:admin发布时间:2024-05-17访问量:10

催化剂作为膜电极的关键核心材料,在很大程度上直接影响着燃料电池的性能表现。近年来,在国内厂商的努力研发之下,国产催化剂不如进口的观念有了很大改观,催化剂的国产化替代正在稳步推进。

“经过一系列测试、验证,我们认为国产催化剂的性能已经可以满足我们的要求,计划今年采购国产催化剂的比例将超过采购的进口催化剂。”一位燃料电池企业相关负责人对高工氢电表示。

在国内众多燃料电池催化剂企业的努力之下,国产催化剂在耐久性和批次稳定性上取得了长足的进步,可以满足真正的商业化需求。现在,国内催化剂企业需要突破进口产品的“包围”,进一步提高市场占有率。针对痛点,对症下药燃料电池催化剂不同于一般的催化剂,对活性、耐久性、批次稳定性等各项性能指标要求很高。经过近年来的发展,国产催化剂的活性数据已经可以媲美进口产品,然而大多数下游厂家对于批量供应的国产催化剂产品在耐久性和批量一致性等方面还有所质疑,尚未做到大批量替换。

在燃料电池运行下,催化剂是有一个性能衰减的过程,耐久性非常关键。由于铂会在酸碱高温环境下会逐渐溶解、沉积。此外,碳载体结构也会影响铂催化剂的分散性,过去商用的炭黑抗电化学腐蚀性差,经过长时间腐蚀就会降低铂的利用效率,影响催化剂的活性和稳定性。

深圳航天科技创新研究院催化剂中心副总工程师瞿威告诉高工氢电,深航院催化剂技术团队在耐久性性方面做了很多工作,比如从铂的纳米尺寸结构优化设计,可以通过铂内部原子层的分布,形成单层或者多层的分布等。

在碳载体方面,很多催化剂企业正在采用介孔碳为载体来承托催化剂颗粒。瞿威表示,由于介孔碳的介孔是连通的,有利于物质传输,介孔使催化剂的分散更均匀,增加了催化剂颗粒团聚的难度进而提升寿命。此外,介孔中的催化剂不被树脂覆盖进而活性不易降低。使用介孔碳为载体,能够保证催化剂在长时间的使用当中,性能相对稳定。

多批次产品能否在质量、性能上能否保持一致,也是下游企业在采购时十分看重的问题,这关系到膜电极乃至整个燃料电池整体的稳定性。高工氢电了解到,目前国内多家催化剂企业在产品制备过程中均采用了自动化产线,同时进行多级检测从而确保产品品质如一。

无锡盛鑫氢能科技有限公司测试经理刘宿县介绍说:“我们在催化剂生产过程中的每个环节制定好标准,把生产工作交给机器去完成,尽量减少人工参与。在不得不需要人工参与的环节里,采用多级检测,来保证产品质量的稳定性。”

在保证催化剂生产批次一致性的研发上,海卓健新能源材料(上海)有限公司近日还取得一项《一种用于制备铂碳催化剂的微波连续生产装置》国家专利。海卓健相关负责人告诉高工氢电,这种生产装置可以连续均匀加热反应,避免催化剂制备过程中“一锅法”制备工艺的不均匀和反应死角的问题。

国产催化剂在逐步抢占市场

随着国产催化剂的性能痛点被逐个击破,国产催化剂开始向被外商占据的市场份额发起了冲击。

目前,国内能够生产燃料电池催化剂的企业众多。既有深航院、中科科创、氢电中科、济平新能源等已实现批量供货的企业,也有龙蟠科技、凯立新材、凯大催化等上市公司,还有如盛鑫氢能、海卓健这样依托国内著名大学、科研团队成立的新兴公司。此外,国氢科技、高成绿能等燃料电池企业也在使用自研的催化剂。

“由于国产催化剂起步较晚,当前燃料电池催化剂的大部分市场份额被田中贵金属、庄信万丰、优美科等外商占据。大部分国内燃料电池企业从初始阶段就使用进口催化剂,生产工艺和进口产品的适配工作已经完成。如果要改用国产催化剂,这就需要企业再重新适配工艺,这对企业来说需要大量的时间和成本。这也是目前国产催化剂想要开拓市场遇到的最大难点。”一位国产催化剂企业负责人表示。

当然,国产催化剂也有自己独特优势。例如,相较于进口的同类产品相比,在等质量下,国产催化剂的价格更便宜。“目前,50%的铂碳催化剂价格已经降到170-200元/g左右,按照当前铂金属期货在210-240元/g,刨除掉人工、机器成本和各种税费,大多数企业并不赚钱。现在国产催化剂是在靠让利下游企业来换取市场。”一位业内人士表示。

此外,国产催化剂企业更愿意根据下游客户的需求,给采购企业提供定制化的催化剂产品。从而加速燃料电池企业对国产催化剂的适配验证过程。

从当前的市场反应来看,国产催化剂确实已经得到了一部分市场份额。目前,很多新兴的燃料电池企业更愿意购买国产催化剂。此外,一些头部燃料企业在追求燃料电池材料100%国产化,也会采购一些国产催化剂应用到自己新研发的产品上。

龙蟠科技氢能事业部负责人陈晓星告诉高工氢电,公司生产的铂碳催化剂去年已经实现了数百万元的出货销售,如今和几家燃料电池企业的适配工作已经完成,预计今年还会在去年的基础上增长2-3倍。

“一直以来我国都在大量进口催化剂,成本高昂。而且丰田Mirai燃料电池使用的高性能催化剂都是定制材料,不会对中国出口。催化剂作为膜电极的核心材料,关系到氢能行业的发展前景。国产催化剂企业必须扛起大旗,努力实现催化剂产品国产化替代,助力中国氢能事业更快、更好发展。”一位业内人士表示。

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