氢燃料电池风口来袭,质子交换膜成为关键材料,你了解吗?

市场价值

行业发展趋势:

从氢能产业链的价值分布看,质子交换膜的地位也较为突出。在燃料电池电堆组成成本方面,质子交换膜成本占比16%。2021年,全球质子交换膜市场销售额达到了979.14百万美元,预计2028年将达到2,530.81百万美元,年复合增长率(CAGR)为14.22(2022-2028)。预计未来几年,中国增长最快,2022-2028期间CAGR大约为16.42%。

在“双碳”目标的规划下,氢能源作为一种高效的清洁能源,是实现“双碳”目标的有效途径,目前已经有不少地区发布了氢能源发展规划,氢燃料电池也推上了应用风口,质子交换膜作为氢燃料电池的重要组成部分,需求规模将进一步挖掘。


国内产业现状

中国质子交换膜行业的竞争格局:

国内知名企业

国内企业主要有国家级质子交换膜企业,如复旦质子交换膜有限公司、深圳湾质子交换膜有限公司、中国科学院广州质子交换膜有限公司等,这些企业在研发技术、生产制造、管理经验等方面都有着比较深的历史底蕴,具有一定的竞争优势。

新兴企业

新兴企业主要是一些新成立的或发展迅速的质子交换膜企业,他们大多是通过兼并或引进技术来发展质子交换膜行业,具有一定的资源优势,在中国质子交换膜行业中也具有一定的影响力。

外资企业

外资企业在中国质子交换膜行业中处于优势地位,他们拥有较新的技术和较先进的设备,并且在市场营销方面也比国内企业更有优势。由于外资企业的质量更高,价格也更具吸引力。


特性

质子交换膜燃料电池,采用高分子膜作为固态电解质,具有能量转化率高,低温启动,无电解质泄漏等特点,被广泛应用于汽车,固定电源,备用电源及可移动式电源。

用作PEM的材料应该满足以下条件:

(1) 良好的质子电导率;

(2) 水分子在膜中的电渗透作用小;

(3)气体在膜中的渗透性尽可能小;

(4)电化学稳定性好;

(5)干湿转换性能好;

(6)具有一定的机械强度;

(7)可加工性好、价格适当。

现阶段分为:全氟磺酸型质子交换膜;nafion重铸膜;非氟聚合物质子交换膜;新型复合质子交换膜等。


质子交换膜

质子交换膜是膜电极的核心,在燃料电池中的主要作用是实现质子的快速传导,同时也阻隔氢气和氧气,氮气在阴阳极之间的渗透。质子交换膜的性能好坏直接决定着燃料电池的性能和使用寿命。理想的质子交换膜需要具备高质子传导率,低电子传导率,气体渗透性低,化学,电化学,热稳定性好等特点。

燃料电池用质子交换膜

PEM水电解用质子交换膜

氧化还原液流电池(RFB)用质子交换膜

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