由于高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的“胃口”更好，對氫氣的純度要求不高，既可以使用高壓儲氫，也可以使用甲醇重整制氫，目前選擇該技術路線的企業(yè)更多的是采用甲醇重整制氫。這就意味氫氣可以隨產(chǎn)隨用，使氫氣的獲取更為容易，便于規(guī)模化推廣。

 

目前在甲醇重整制氫燃料電池領域布局開拓的企業(yè)包括：上海博氫、海得利茲、中氫新能、百利坤艾、氫新科技等。隨著氫能示范應用不斷推進，高溫質(zhì)子交換膜燃料電池顯現(xiàn)出更多商機，這些企業(yè)反饋市場訂單量在增多，有些企業(yè)還獲得了融資。

 

“今年的業(yè)務情況很好，接到了幾個大項目，預計今年的營收將在去年的基礎上翻幾番。”上述一家公司總經(jīng)理如此表示，他甚至預判高溫質(zhì)子交換膜燃料電池即將迎來發(fā)展的“風口”。

 

 

 

 

高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEM）可在120至200°C的溫度下運行，具有簡化水熱管理系統(tǒng)、催化劑抗毒能力強、燃料選擇范圍寬等優(yōu)勢，由于對雜質(zhì)的低敏感性和膜的質(zhì)子傳導性，用于HT-PEM的膜電極組件也可用于氫分離，可以有效地將超純氫從稀釋或不純的含氫氣體中分離出來。

 

因此，HT-PEM允許使用化工復產(chǎn)氫、甲醇、乙醇、天然氣、LPG、DME等燃料。由于與其他燃料的重整相比，甲醇的蒸汽重整更簡單、更高效，大多數(shù)HT-PEM使用甲醇運行。這使得HT-PEM成為綠色甲醇最具潛力的下游應用之一。

 

在綠氫大勢所趨下，可再生能源制取的氫氣的儲存、運輸和加注成本過高，成為制約氫能發(fā)展的重要原因。然而甲醇在常溫常壓處于液態(tài)，可實現(xiàn)長期安全穩(wěn)定的儲存，是理想的低成本化學儲氫載體，這讓綠色甲醇成為了破解“能源不可能三角”（即一種能源品類無法同時做到綠色低碳、安全可靠、低成本）的一種可行途徑。

 

在能源體系低碳轉型的大趨勢下，綠氫合成甲醇發(fā)展明顯加快。今年以來，以國家電投集團、中車風電、吉利集團、金風科技等為代表的企業(yè)都在大力推進綠氫制甲醇項目簽約、開工和投產(chǎn)。這些項目投資金額動輒上百億，且生產(chǎn)規(guī)模都在十萬噸以上，上游制取綠色甲醇項目的火爆，也帶動了以甲醇為原料的HT-PEM的火爆。

 

近日，高溫質(zhì)子交換膜燃料電池研發(fā)商氫新科技對外宣布再獲新一輪千萬級天使+輪融資，本輪投資由產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略方領投，漢能創(chuàng)投和老股東信天創(chuàng)投跟投。本次天使+輪融資是氫新科技繼2022年11月拿到種子輪融資、今年2月份拿到天使輪融資后所獲得的再一輪千萬級融資。

 

此外，在該領域卓有成績的海得利茲總經(jīng)理郭志斌向高工氫電透露，由于業(yè)務發(fā)展的需要，公司將在今年7月份啟用新的設備生產(chǎn)工廠，屆時產(chǎn)能將有一個較大的提升，可年產(chǎn)100000㎡的高溫質(zhì)子交換膜和12萬片高溫膜電極。

 

 

 

由于HT-PEM在功率密度上不如氫燃料電池，但在儲能密度與經(jīng)濟性方面，甲醇重整制氫燃料電池比純氫燃料電池更具推廣優(yōu)勢。以甲醇水為燃料，通過中高溫質(zhì)子交換膜，降低系統(tǒng)對氫氣純度要求，使甲醇重整產(chǎn)生富氫氣體在模塊內(nèi)進行發(fā)電。

 

整個反應過程無需壓力容器，氫氣隨產(chǎn)隨用不儲氫，有噪音低、自動化程度高、小型高效、持續(xù)工作能力強等特點，可廣泛應用于燃料電池動力系統(tǒng)、移動充電樁系統(tǒng)，軍民融合發(fā)電站系統(tǒng)等領域，還適用于5G基站、井下作業(yè)、搶險救災、島上離網(wǎng)供電等因客觀氣候、地形、時段因素造成用電需求高、針對性強的特殊場景。

 

從市場應用看，HT-PEM有效解決了傳統(tǒng)燃油發(fā)電噪聲大、污染大、成本高、不能持續(xù)發(fā)電等痛點問題，十分適合分布式發(fā)電及供熱需求。2022年6月，青島市發(fā)改委將“模塊化甲醇制氫加氫技術”、“10MW甲醇重整制氫熱電聯(lián)供系統(tǒng)”納入青島市節(jié)能低碳重點技術推廣目錄（第五批）名單。其中，甲醇重整制氫熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成了甲醇重整制氫、燃料電池發(fā)電、余熱回收、電力變換等裝置，實現(xiàn)發(fā)電的同時對外提供熱力輸出，綜合效率可以達到75%以上。

 

此外，HT-PEM在交通領域也十分被看好，如物流車、大巴車、游覽車、游船、無人機等。今年初，中國汽車工程學會和國汽戰(zhàn)略院揭曉了CSAE汽車科技預見研究成果——“2023年度中國汽車十大技術趨勢”和“未來3——5年中國汽車十大前沿技術”。高溫質(zhì)子交換膜燃料電池列入中國汽車十大前沿技術。

 

日前，工信部下發(fā)《道路機動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》（第371批）新車公示。在載貨車新申報的車型中，遠程新申報了甲醇重整制氫載貨車及底盤各1輛，整車搭載廣東能創(chuàng)生產(chǎn)的甲醇重整制氫發(fā)動機，匹配微宏動力錳酸鋰蓄電池，額定功率112kW，最高車速89km/h。

 

 

 

 

雖然從長遠來看“高溫質(zhì)子交換膜”技術路線推廣具備市場前景，但相較于PEMFC而言，目前該路線尚未得到廣泛認可，主要源于該技術路線仍然存在一些明顯的缺陷需要繼續(xù)改善。

 

目前以甲醇重整制氫方式為代表的HT-PEM最大缺陷在于功率小、體積大、啟動時間更長。為了滿足高溫甲醇重整器與高溫電堆的匹配和工作穩(wěn)定性，甲醇重整制氫燃料電池的核心部件和控制系統(tǒng)結構要更加緊湊。

 

國內(nèi)甲醇重整燃料電池產(chǎn)品單機功率主要在5-20kW之間，普遍存在單機功率小、體積大、重量重、環(huán)境適應性較差等不足，特別是HT-PEM的啟動時間很長。據(jù)一位長期從事氫燃料電池汽車開發(fā)工作的技術人員介紹，甲醇重整制氫器的工作溫度需達到200℃以上，光是借助外部電加熱使燃燒室的溫度升高至這一標準就需約20分鐘，因此啟動時間長、響應速度慢，且需要與超級電容或鋰電池儲能系統(tǒng)并聯(lián)使用來滿足產(chǎn)品對電能的動態(tài)需求。

 

此外，雖然與傳統(tǒng)燃油汽車相比，甲醇重整氫燃料電池汽車無二氧化硫和碳氧化物排放，但在運行過程中仍存在一定量的二氧化碳排放，沒有真正實現(xiàn)“零排放”。而且，目前甲醇重整氫燃料電池不在示范城市群的補貼范圍內(nèi)，這也降低了一部分企業(yè)布局的積極性。

 

“雖然高溫燃料電池的熱度及相關扶持政策并不如低溫燃料電池，但作為燃料電池中的一個分支，近年來還是有不少國內(nèi)外的企業(yè)深耕其中，并取得相應的發(fā)展突破，這是一個可喜的現(xiàn)象，目前質(zhì)子交換膜燃料電池與甲醇重整制氫燃料電池可以優(yōu)勢互補，結合應用場景去選擇不同的燃料電池產(chǎn)品。依靠著甲醇與氫能的“伴生”關系，高溫質(zhì)子交換膜電池在未來的氫能社會里終將占有一席之地。”郭志斌表示。