回顧燃料電池近年發展歷史,產品從關鍵材料、核心部件到電堆、系統和運行策略近年來都有明顯的變化和進步,但以質子交換膜和碳紙(炭紙)為代表的關鍵部材的國產化應用占總體應用遠未形成有效比例,遠遠低于其他燃料電池關鍵零部件水平。
從相關企業動向來看,行業正在集中攻關碳紙“卡脖子”難題,多方面出臺政策和機制支持碳紙制造突破,以國氫科技、驪能新能源、碳動新能源、上海碳際、國科領纖、金博氫能等為代表的企業在碳紙研發和生產方面接連迎來進展,正在逐步實現產品驗證和產能釋放。
在剛剛過去的2023年,接連傳來企業研發突破、產線建設等好消息:
12月29日,上海碳際宣布獲得《知識產權管理體系認證證書》,其氫能源燃料電池材料(炭紙、氣體擴散層)的研發、銷售、上述過程相關采購的知識產權管理通過認證。此前10月,上海碳際發布適用于車用燃料電池的高性能GDL TANJI HP18;5月,公司完成千萬級A+輪融資,資金將用于加大產品技術研發投入、加快原紙合資工廠建設等。
12月27日,國氫科技的華南氫能產業基地一期項目在南海丹灶啟動建設。基地項目分三期建設,其中項目一期建設內容為年產百萬平方米碳紙、十萬平方米質子膜、萬套電堆系統等產線。
此前在11月,國氫科技兩款“斯帛”系列碳紙產品正式發布,年產30萬平“斯帛”碳紙產線完成建設并實現投產。該產線是國內首條超高溫、大幅寬碳紙自主技術量產線,產線各環節設備全部國產化,并已完全打通碳纖維分散、抄紙制氈、碳紙成型等主要工藝環節。
11月20日,美錦氫能總部基地項目一期2號樓成功封頂。意味著其碳紙項目即將進入設備安裝和試生產階段,彰顯了美錦能源對于填補國內產業空白、解決產業“卡”脖子問題的信心。
據了解,由美錦能源與加拿大皇家科學院、工程研究院院士張久俊教授聯合創辦的驪能新能源在燃料電池氣體擴散層方面取得了新的研發突破,針對國產燃料電池汽車示范過程中發現的問題,針對性地開發了滿足高功率密度和長耐久性需求的GDL擴散層產品,該產品各項性能指標都優于商品化的樣品,正在推進產業化。
11月7日,在安徽宿州市新能源碳材料產業創新發展對接會暨2023年天尚安能碳紙新產品發布會上,正式發布廈門大學能源學院鄭志鋒教授團隊研發的高性能碳紙新產品。據相關消息,該團隊已經實現年產10萬m2碳紙(片材)生產線的建設和高性能碳紙產品的生產。
9月,國科領纖宣布完成千萬級天使輪融資,由麟閣創投與戈壁創投共同領投,小飯桌創投、常州偉馳基金跟投,融資資金將用于公司碳纖維原紙和碳紙產線建設。此前,國科領纖已在5月完成了種子輪融資,由麟閣創投獨家投資。
4月25日,金博股份表示,全資子公司金博氫能已完成從碳紙原紙濕法成型到石墨化的全工藝鏈開發,片狀碳紙已經實現量產,已經得到膜電極和電堆頭部企業驗證,將根據下游客戶的需求分別提供碳紙或氣體擴散層產品。
仁豐特材全資子公司碳動新能源氣體擴散層生產設計規模為年產100萬平米,2023年已建規模化卷對卷產能50萬m2,同時建造50萬m2的二期預留車間,2023年還推出了批量化、卷對卷碳紙產品,水冷堆用氣體擴散層、空冷堆用氣體擴散層、PEM/AEM電解槽用氣體擴散層等其他特殊應用場景的氣體擴散層。
通用氫能、中國紙院、上海嘉資、上海河森電氣、科旸新材料等企業也都在推進碳紙產品的研發生產。
根據相關測算,車用市場對氣體擴散層的需求將在2025年達到100萬平方米,并在2030年進一步突破2000萬平方米的里程碑,原材料碳紙的巨大需求將逐步釋放。
在國產碳紙企業集體努力下,正在推動碳紙產品整體性能的提升,同時進一步推進燃料電池產品的降本,2024或成產業化發展破局之年。