氢燃料电池又有技术新突破？成本或将“大降”

被认为节能环保终极发展路线的氢燃料电池技术近年来引发了极大关注。然而，由于氢燃料电池主要采用贵金属基催化剂和全氟碳基质子交换膜，不仅价格昂贵，而且核心材料技术只被少数企业拥有，发展受限。 

近日有外媒报道，韩国科学技术研究所（KIST）宣布，其氢燃料电池研究中心（Center for Hydrogen and Fuel Cell Research）的So Young Lee博士和汉阳大学（Hanyang University）能源工程系的Young Moo Lee教授等人展开联合研究项目，开发了一种用于阴离子交换膜水电解槽（AEMWE）的膜电极组件（MEA），预计将取代昂贵的现有PEMWE技术。

质子交换膜水电解槽（PEMWE）技术采用昂贵的贵金属基催化剂和全氟碳基质子交换膜，是目前少数先进国家采用的核心材料技术。这类系统的制造成本较高，韩国研究团队开发的水电解绿色制氢技术，可实现7.68A/cm²电密/工作时间超1000小时，不仅解决了传统技术的局限性， 提高了耐久性和性能，而且大大降低了绿色氢能源的生产成本。

据悉，AEMWE采用阴离子交换膜和电极粘合剂，不依赖昂贵的铂族金属电极，而是用铁代替钛取代水电解槽中的隔板材料。仅比较催化剂和隔板材料的价格，制造成本就比现有PEMWE降低了约3000倍。但是，由于与PEMWE相比，其性能较低，而且持续运行时间不到100h，因此没有实现商业化。

韩国这一研究团队则通过增加结构内的比表面积，开发出在碱性条件下具有高离子电导率和耐久性的聚芴基-羰基-芳基哌啶（PFAP）基阴离子交换材料（电解质膜和电极粘合剂），并在此基础上开发了一种膜电极组件，令材料表现出超过1000h的优异耐久性，并实现了7.68A/cm²的新性能纪录。这大约是现有阴离子交换材料性能的6倍，是昂贵的商业PEMWE技术（6A/cm²）的1.2倍。

该技术克服了目前AEMWE技术中存在的核心材料性能和耐久性问题，并将技术质量提高到可以替代PEMWE技术的水平。除了卓越的性能和耐久性，随着大容量和大面积应用的发展，所开发的阴离子交换膜材料将逐步实现商业化。如果这一技术的性能和稳定性得以市场验证，这将成为氢燃料电池车发展的一次重要转折点。 

氢燃料电池车被看作汽车发展的未来方向，各国竞相抢占这一新赛道。广东作为全国规模最大的燃料电池汽车产业集群之一，不仅拥有完整的产业链供应体系，而且还拥有一批龙头企业，在技术上走在全国前沿，其中包括了现代汽车集团在海外设立的首个氢燃料电池生产和销售基地。2021年，广东成为国家首批燃料电池汽车示范应用城市群，已运营、已建成、在建和拟建的加氢站达61座，排名全国第一。

作为抢占未来战略高度的新兴产业，氢燃料电池成本的下降将成为行业发展的重要突破口。在政府大力支持以及氢能技术迭代升级下，氢燃料电池将得到快速发展，同时也为能源结构带来巨大变化。