瞻觀前沿

研究人員通過開發(fā)使用金屬有機框架(MOF)的固體電解質材料，在氫燃料電池技術方面取得了突破。這種方法顯著提高了氫離子電導率。該團隊在 MOF 中創(chuàng)新地使用了低酸度客體分子，從而獲得了具有高導電性和耐用性的材料。這一進步有望提高氫燃料電池的效率，為可持續(xù)能源解決方案做出貢獻。

在UNIST化學系Myoung Soo Lah教授的帶領下，該團隊成功開發(fā)出利用金屬有機框架(MOF)的固體電解質材料。這種創(chuàng)新方法顯著增強了氫燃料電池中使用的固體電解質內氫離子的電導率。此外，研究團隊引入了低酸度的客體分子，這標志著用于此目的的中間體中的開創(chuàng)性成就。通過實施一種增加 MOF 孔內客體分子數(shù)量的新穎方法，他們提高了氫離子電導率。

研究小組將注意力轉向 MOF 作為潛在的替代品。MOF是由通過有機配體互連的金屬簇組成的材料，形成多孔結構。憑借優(yōu)異的化學和熱穩(wěn)定性能，MOF 最近在燃料電池應用中引起了極大的興趣。此外，MOF 生成后具有不同尺寸的孔，可通過這些通道引入客體分子來開發(fā)具有高氫離子電導率的材料。

該研究結果為通過利用金屬有機框架來提高氫燃料電池的效率和性能帶來了巨大的希望。這一突破有助于加快可持續(xù)能源解決方案的進展，與全球脫碳努力相一致。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術價值觀察

氫燃料電池產業(yè)鏈主要由上游原材料、中游集成以及下游應用端組成，產業(yè)鏈較長，參與方眾多。具體來看，氫燃料電池產業(yè)上游主要是膜電極、雙極板、各類管閥件與傳感器、儲氫瓶等發(fā)動機零部件生產制造行業(yè);中游為燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)及電堆集成行業(yè);下游各大應用領域包含交通運輸中的乘用車、商用車;固定發(fā)電中的家用或者電站用發(fā)電機及其他特殊領域等。

研究人員利用金屬有機框架(MOF)的固體電解質材料提高氫離子電導率，從而提高氫燃料電池效率。因此，該技術處于氫燃料電池產業(yè)鏈上游原材料環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——成本結構

氫燃料電池系統(tǒng)由燃料電池組和輔助系統(tǒng)組成。燃料電池堆是核心部件，它負責將化學能轉化為電能以提供汽車動力支持。四個輔助系統(tǒng)主要是供氫系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)產生的電力通過動力控制單元傳到電動機，在電池的輔助下，在需要時提供額外的電力。從成本來看，氫燃料電池系統(tǒng)中最核心的部分是燃料電池電堆，其成本占比接近50%。

——氫燃料電池產能規(guī)模

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發(fā)電裝置。由于其燃料氣體來源豐富、效率高、無噪聲、無污染，符合節(jié)約能源和生態(tài)環(huán)保的政策趨勢，行業(yè)發(fā)展趨勢向好。

從我國氫燃料電池產能規(guī)模來看，2017-2021年的復合增速達到39%，2021年全國氫燃料電池產能規(guī)模超過420MW，同比增長35%。

——氫燃料電池產量、產能利用率情況

從氫燃料電池產量規(guī)模來看，近年來中國氫燃料電池產量規(guī)模整體呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。2021年，中國氫燃料電池產量規(guī)模超過250MW，同比增長60%左右。

從產能利用率來看，2017-2021年整體呈現(xiàn)波動變化態(tài)勢，近幾年有所下滑，2021年的產能利用率超過60%。

中國氫燃料電池技術賽道熱力圖

根據(jù)產業(yè)熱力圖顯示，與氫燃料電池關鍵技術強關聯(lián)的城市集群主要集中在華南地區(qū)，并且以深圳市為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局氫燃料電池技術及其他相關技術的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南地區(qū)優(yōu)先導入，其中可重點關注廣東省深圳市的福田區(qū)、廣東省深圳市龍華區(qū)和廣東省深圳市寶安區(qū)所處氫燃料電池的相關企業(yè)，以及該地方對于氫燃料電池的產業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

經(jīng)濟學人APP資訊組

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標簽： 燃料電池 電導率 產能 隨筆