氫電中科：燃料電池＋制氫催化劑，讓氫能有一顆“中國芯”

“國內綠氫產業發展才剛剛起步，絕大部分都是‘新面孔’，燃料電池同行轉向PEM制氫的居多，大家都需要多一些耐心。”氫電中科技術總監曾建皇博士在2022高工氫電年會氫氣制儲運專場發表演講時表示，核心材料的國產替代將從本質上影響我國氫能戰略的實施和“碳達峰，碳中和”目標的實現。

曾建皇博士的演講主題是“劍指電解水制氫催化劑 拓展綠氫藍海”。在演講中，他展示了氫電中科在氫燃料電池催化劑和制氫催化劑領域的發展成果，并對當下的PEM電解水制氫市場進行了分析和展望。

首創技術路線，燃料電池催化劑已二次迭代

氫電中科是廣東省高新技術企業，致力于氫能和氫燃料電池電源系統關鍵材料、部件開發和提供氫能應用解決方案，是廣東省燃料電池汽車示范城市群核心材料催化劑重點企業。

公司成立于2018年4月，位于國家自貿試驗區、粵港澳全面合作示范區——廣州南沙區，擁有研發、中試和生產場地3000平方米。

讓氫能有一顆“中國芯”是氫電中科的發展宗旨，自成立以來，圍繞建立“以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創新體系”，氫電中科已經研發生產出了穩定可靠的第一代產品鉑碳催化劑，以及極具競爭力的第二代儲備產品鉑合金催化劑，該技術系統在國內屬于首創。

“我們是用創新的技術路線，首創獨特的鉑碳和鉑合金催化劑制備技術是“0到1”的原創，而不是“1到N”的引進和迭代。” 曾建皇博士指出。

目前氫電中科的鉑碳催化劑已上車通過強檢，經客戶全面測試反饋，成本低，電化學活性面積和質量活性高，超過同類產品。且工藝適應性強，重復性高、良品率高，鉑碳催化劑批次產品的差異性小于2%；量產設備成本低。

第二代鉑合金催化劑以鉑碳為原材料，制備合金，所以非常方便實現合金的粒徑、組分的調控，其單電池性能、長壽命測試、循環穩定性測試結果均優于國際知名產品。

“難能可貴的是我們可以實現個性化的定制，不同的碳載體我們可以實現個性化的定制，相關指標對比友商具備明顯優勢，產品已斬獲多項資格認證和榮譽。”他補充道。

PEM制氫是藍海，氫電中科制氫催化劑已實現銷售

PEM電解水制氫的工作電流密度和總體效率高，產氣壓力大，動態響應快，能適應可再生能源發電的波動性 ，具備廣闊發展前景。

PEM電解水制氫市場的快速崛起給上游材料市場帶來了想象空間，其中析氫、析氧催化劑、質子交換膜是關鍵材料，關鍵材料中催化劑就占到40%，是PEM制氫材料中相當大的一部分。

目前經過驗證、實用的，在高電壓、酸性條件下能達到較高析氧活性的電催化劑僅有以Ir為代表的貴金屬基催化劑（Ir和IrOx等）。主要的制備方法包括熱氧化法、化學沉淀或者溶膠-凝膠法、亞當斯(Admas)熔融法。

“我們公司制備催化劑的路線均不同于以上的路線，而是采用自己獨特的制備工藝路線。” 曾建皇博士表示。氫電中科的PEM電解水制氫催化劑通過高溫熱處理和氣氛調控，從而制備得到粒徑為4nm左右、顆粒大小均一的IrOx或Ir@IrOx催化劑。

銥黑催化劑在溶液里是非常分散的顆粒，變成銥碳之后就變成葡萄球狀的催化劑，附著在碳上就是分散的顆粒，粒徑均勻，3nm左右，采用XRD amorphous結構，其成本相對更低，加工費約比市場價低30%。

目前氫電中科的氧化銥催化劑已經完成百克級以上銷售，200克以內可實現5天供貨；銥黑催化劑已有多家客戶評估驗證，反饋良好，500克以內可實現10天供貨；預計在明年年中，氫電中科將完成批次500克量產。

下一步，氫電中科將通過形貌控制、結構設計、載體材料改進等途徑進一步改進其制氫催化劑的產品性能。

“我們深知，電解槽效率和使用壽命與催化劑、膜、電極結構和電解槽結構等都密切相關，只有上下游協同，才能打通產業鏈的各個環節，行業才能健康發展。氫電中科將繼續發揮獨特的材料開發途徑的核心競爭優勢，為客戶提供量身訂造的產品。” 曾建皇博士表示。