我國正在氫燃料電池發(fā)展之路的上坡中艱難前行。近幾年，受制于燃料電池電堆的高成本問題，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈未能“大展拳腳”。在燃料電池電堆產(chǎn)業(yè)鏈中，上游碳纖維、鎳、鉻涂層金屬以及鉑金貴金屬等材料的稀缺直接導(dǎo)致中游催化劑、雙極板、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵部件的成本居高不下。氫燃料電池目前“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)就是催化劑。一直以來，我國都在從國外大量進(jìn)口燃料電池催化劑，不僅成本高昂，且封鎖了相關(guān)技術(shù)。這也直接產(chǎn)生了連鎖反應(yīng)，成本上，不斷疊加的關(guān)鍵零部件造成燃料電池電堆產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)困難；技術(shù)上，極大程度地限制了我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化，推升下游產(chǎn)品技術(shù)壁壘增加。作為燃料電池電堆的核心材料，催化劑的綜合性能與國產(chǎn)化直接關(guān)系到我國燃料電池技術(shù)的核心競爭力及其產(chǎn)業(yè)化前景。此外，催化劑也是五部委關(guān)于燃料電池汽車示范城市群政策重點(diǎn)支持技術(shù)攻關(guān)的 8 大核心部件之一。目前燃料電池催化劑相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)主要掌握在西方少數(shù)發(fā)達(dá)國家手中，導(dǎo)致其在電堆中占據(jù)很大一部分成本。根據(jù)美國能源部測算，當(dāng)氫燃料電池電堆年出貨量 50 萬臺時，催化劑成本將占電堆生產(chǎn)成本的 41%，顯著高于電堆的其他部件。催化劑是燃料電池電堆的核心部件，主要由碳載體和鉑或鉑合金組成，起到催化燃料電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的作用。我國需要盡快突破燃料電池催化劑“卡脖子”技術(shù)，擁有自主研發(fā)的氫燃料電池相關(guān)的催化劑專利，從源頭上解決氫能源的第一道關(guān)。目前氫燃料電池的催化劑主要分為三個大類：鉑(Pt)催化劑，低鉑催化劑和非鉑催化劑。其中低鉑催化劑分為核殼類催化劑與納米結(jié)構(gòu)催化劑，非鉑催化劑分為鈀基催化劑、非貴金屬催化劑與非金屬催化劑。Pt作為好的催化劑可以吸附氫氣分子促成離解，是目前商用的首選，不過Pt的稀缺性很強(qiáng)，我國儲量也不豐富，日后氫燃料電池普及一定會使得需求增加，也會導(dǎo)致Pt的價格更高，給目前氫能發(fā)展造成更多阻力。目前比較常用的陽極材料是Pt/C，一種將Pt的納米顆粒分散在碳粉載體上的搭載性催化劑。而陰極材料除了Pt/C之外，可以以其他二元合金的來做催化，如Pt-Co/C、Pt-Pb/C、Pt-Ni/C。擺脫對鉑的依賴可以通過鉑的各種合金來可以降低其含量。另外一些新的探索也在路上：從木耳中提取的BF-N-950催化劑、MCOs活性位點(diǎn)的表面限制雙核Cu氧化還原催化劑、氮化鎳等等。國外催化劑用量已實(shí)現(xiàn)<0.2g/kW，而我國催化劑用量普遍處于0.3-0.4g/kW的水平。因此低鉑和非鉑催化劑的開發(fā)成為降低燃料電池成本的關(guān)鍵。全球催化劑廠商三巨頭為德國巴斯夫（BASF）、英國莊信萬豐（JohnsonMatthey）、比利時優(yōu)美科（Umicore），三者全球市占率占比約90%，國內(nèi)市場占有率約70%。已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)（大于10kg/批次），而且性能穩(wěn)定，可靠性高。在國內(nèi)，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大化所”）目前有消息稱已在燃料電池催化劑研究中取得重要進(jìn)展。大化所在高穩(wěn)定性鉑基氧還原反應(yīng)電催化劑研究方面，研究出一種具有超高穩(wěn)定性的核殼結(jié)構(gòu)鉑銠合金（PtRh/Pt）氧還原反應(yīng)電催化劑，并揭示該鉑銠合金電催化劑核殼結(jié)構(gòu)的協(xié)同穩(wěn)定機(jī)制，為設(shè)計高穩(wěn)定Pt基氧還原反應(yīng)電催化劑提供了重要思路。相關(guān)研究成果已發(fā)表于ACS Catalysis。上海濟(jì)平新能源科技有限公司（以下簡稱“濟(jì)平新能源”）成立于2018年8月，是國內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)氫能和燃料電池催化劑批量化生產(chǎn)的科技型企業(yè)。擁有全國首條完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動催化劑生產(chǎn)產(chǎn)線，單條產(chǎn)線年產(chǎn)量可達(dá)2噸，產(chǎn)值超6億元。企業(yè)已經(jīng)研制出多款催化劑產(chǎn)品，各項(xiàng)指標(biāo)均超同類進(jìn)口產(chǎn)品，同時在此基礎(chǔ)上，研發(fā)第二代合金催化劑和第三代非鉑催化劑。目前，濟(jì)平新能源催化劑產(chǎn)品品類包括多款燃料電池催化劑和PEM電解水制氫催化劑。2021年，濟(jì)平催化劑占國產(chǎn)催化劑市場份額達(dá)95%以上，并實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)催化劑出口零的突破。武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司（以下簡稱“喜瑪拉雅”）自2015年與清華大學(xué)簽訂氫燃料電池技術(shù)開發(fā)合同以來，就致力于打造高水平的國產(chǎn)化燃料電池及其動力系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化基地。自2015 年初利用清華大學(xué)催化劑制備工藝開展Pt/C 催化劑量產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)。歷時兩年多，攻克了燃料電池催化劑量產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)能達(dá)到1200g/天規(guī)模（可滿足40臺36kw燃料電池電堆使用），并具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件。量產(chǎn)Pt/C 催化劑主要包括40wt%、50wt%、60wt%、70wt%幾種規(guī)格，具有高活性、高穩(wěn)定性、低成本優(yōu)勢。目前喜瑪拉雅已完成燃料電池用催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵材料的研發(fā)和生產(chǎn)能力的建設(shè)，喜瑪拉雅生產(chǎn)的Pt催化劑、膜電極、電堆及車用動力系統(tǒng)，已被國內(nèi)外多家企業(yè)采購應(yīng)用。貴研鉑業(yè)股份有限公司（以下簡稱“貴研鉑業(yè)”）從事貴金屬及貴金屬材料研究，開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營的國家級高新技術(shù)企業(yè)，也是國內(nèi)唯一在貴金屬材料領(lǐng)域擁有系列核心技術(shù)和完整創(chuàng)新體系及產(chǎn)學(xué)研為一體的上市公司。貴研鉑業(yè)被稱為業(yè)界國內(nèi)燃料電池催化劑第一股，業(yè)務(wù)領(lǐng)域涵蓋了貴金屬合金材料化學(xué)品、電子漿料、汽車催化劑、工業(yè)催化劑、金銀及鉑族金屬二次資源循環(huán)利用、貴金屬商務(wù)貿(mào)易和分析檢測。其生產(chǎn)產(chǎn)品涵蓋390多個品種、4000余種規(guī)格，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于汽車、電子信息、國防工業(yè)、新能源、石油、化學(xué)化工、生物醫(yī)藥、建材、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)。中自環(huán)保科技股份有限公司（以下簡稱“中自環(huán)?！保﹦?chuàng)建于2005年，位于成都高新西區(qū)。公司以催化劑技術(shù)為核心，致力于天然氣（CNG/LNG)、柴油、汽油等燃料發(fā)動機(jī)排放后處理催化劑（器）以及氫燃料電池催化劑，是集技術(shù)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、咨詢于一體的一站式服務(wù)集團(tuán)公司，也是國家火炬計劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。據(jù)了解，中自環(huán)保自成立以來，一直從事環(huán)保催化劑的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，在尾氣處理催化劑領(lǐng)域積累了深厚的經(jīng)驗(yàn)，掌握了貴金屬高分散高穩(wěn)定等關(guān)鍵催化劑技術(shù)，該等技術(shù)亦是氫燃料電池電催化劑的重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)方向。目前，中自環(huán)保已研制成功第一代鉑碳催化劑，具有活性高、穩(wěn)定性好、電化學(xué)活性面積大、低成本等特點(diǎn)。2021年6月28日，中自環(huán)保首發(fā)申請獲上交所上市委員會通過，將于上交所科創(chuàng)板上市。公司首次公開發(fā)行的股票不超過2150.87萬股，占發(fā)行后總股本的25.00%。南京東焱氫能源科技有限公司（以下簡稱“南京東焱”）是一家由南京大學(xué)、南京市麒麟科技創(chuàng)新園以及江蘇啟迪科技園發(fā)展有限公司共同創(chuàng)辦的高新技術(shù)企業(yè)，從事燃料電池核心原材料的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。2015年12月，南京東焱成立，致力于納米催化劑材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)。南京東焱擁有多項(xiàng)發(fā)明專利，擁有質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑DOIN-PCO系列，電解水制氫催化劑DOIN-PN系列，直接甲醇燃料電池催化劑DOIN-PT系列等多種材料產(chǎn)品。南京東焱氫燃料電池催化劑產(chǎn)品曾獲得“高新技術(shù)產(chǎn)品”稱號，銷往國內(nèi)外知名氫燃料電池領(lǐng)域公司。西安凱立新材料股份有限公司（以下簡稱“西安凱立”）主要從事貴金屬催化劑的研發(fā)與生產(chǎn)、催化應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā)、廢舊貴金屬催化劑的回收及再加工等業(yè)務(wù)，為我國精細(xì)化工領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的貴金屬催化劑供應(yīng)商，開發(fā)的多種貴金屬催化劑產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。自西安凱立成立以來，已研究、開發(fā)出了活性炭負(fù)載，氧化物負(fù)載，有機(jī)物負(fù)載貴金屬催化劑，均相催化劑，手性催化劑，專用催化劑等上百種催化劑，以及一百多種催化合成/反應(yīng)工藝技術(shù)。西安凱立擁有鈀系列催化劑、鉑系列催化劑、釕系列催化劑、銠系列催化劑等多種產(chǎn)品，現(xiàn)有多種催化劑制備技術(shù)，擁有授權(quán)發(fā)明專利76項(xiàng)。寧波中科科創(chuàng)新能源科技有限公司（以下簡稱“中科科創(chuàng)”）依托于中國科學(xué)院上海高等研究院的人才隊(duì)伍和技術(shù)優(yōu)勢，致力于貴金屬基納米催化劑和燃料電池電催化劑研發(fā)、規(guī)模生產(chǎn)和推廣應(yīng)用的新能源企業(yè)。中科科創(chuàng)擁有多項(xiàng)核心技術(shù)，推出的Hica系列納米催化劑適用于石油化工、醫(yī)藥工業(yè)、電子工業(yè)、香料工業(yè)、染料工業(yè)和其他精細(xì)化工的加氫還原工藝。電催化劑適用于氫—氧（空）質(zhì)子交換膜燃料電池、固體電解質(zhì)水電解、直接醇類燃料電池、金屬—空氣電池等，產(chǎn)品具有水溶性好、分散性佳、顆粒大小均勻等特點(diǎn)。目前中科科創(chuàng)擁有2.8nm、3.1nm、3.8nm粒徑的鉑碳催化劑，3.8nm、4.6nm的鈀碳催化劑等多種型號催化劑，還提供低載量（0.1~20wt.%）的鉑碳、鈀碳，納米氧化銥、納米金催化劑等。格林美股份有限公司（以下簡稱“格林美”）主營業(yè)務(wù)是回收利用廢舊電池、電子廢棄物等廢棄資源循環(huán)再造高技術(shù)產(chǎn)品，是中國對電子廢棄物、廢舊電池進(jìn)行經(jīng)濟(jì)化、規(guī)?；h(huán)利用的領(lǐng)先企業(yè)之一。格林美擁有多家全資子公司，擁有完整的資源循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系。此前，格林美在位于湖北荊門的國家工程技術(shù)中心成立了氫燃料電池材料研究中心，研發(fā)汽車用氫燃料電池催化劑材料，主要致力于鉑碳催化劑、鉑鈷合金催化劑、鉑鈷核殼結(jié)構(gòu)催化劑的開發(fā)。2021年格林美公司開發(fā)的低成本鉑鈷催化劑材料活性和市場標(biāo)樣相當(dāng)，鉑催化劑銷售超過1000萬元，鉑族催化劑回收盈利模式初步形成。有消息稱，目前格林美公司研發(fā)的Pt/C催化劑與行業(yè)頭部企業(yè)同系列產(chǎn)品性能相當(dāng)。同時，公司已和國際頭部車企開展氫燃料汽車智能拆解、電堆拆解、提取鉑等貴金屬技術(shù)的研究。江蘇龍蟠氫能源科技有限公司前身為江蘇鉑碳?xì)淠茉纯萍加邢薰?，是江蘇龍蟠科技股份有限公司（以下簡稱“龍蟠科技”）設(shè)立的全資子公司。2020年4月30日，龍蟠科技與中科院大連化物所簽訂《聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略合作協(xié)議》，雙方宣布，將成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，以燃料電池催化劑公斤級規(guī)?；慨a(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)為核心，培養(yǎng)燃料電池催化劑量產(chǎn)技術(shù)高層次專門人才。5月1日龍蟠科技投資1億元成立江蘇鉑碳?xì)淠茉从邢薰?，主營燃料電池催化劑的研發(fā)和生產(chǎn)。今年1月，龍蟠氫能源公司與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所共同啟動PEM電解水制氫催化劑的研發(fā)項(xiàng)目。
2022-04-26
氫能觀察張贏57690
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