金路瑜:《AEM电解水膜和高温燃料电池无氟膜》发表时间:2024-03-13 15:10 《AEM电解水膜和高温燃料电池无氟膜》 Ionomr Innovations Inc. 大中华区总经理 金路瑜 尊敬的领导、嘉宾,各位氢能行业的同仁,大家下午好!我是金路瑜 Jason Jin,目前是负责加拿大lonomr公司大中华区的业务,今天非常高兴有这样的机会给大家做一个简短的汇报,从离子膜企业给大家介绍一下我们认为未来离子膜的发展方向。 首先给大家简单介绍一下我们公司,Ionomr成立于2018年,核心的技术团队是源于加拿大温哥华市的Simon Fraser University,在2021年底已经完成A轮融资2000万美元,就在今年这两个月,我们完成了A+轮融资,大概也是2000万美金,1.5亿人民币。 目前我们公司总部在加拿大温哥华,它是我们的研发中心,在美国纽约州的罗切斯特有近2000平方米的测试工厂,我们在中国成立分公司,更好的去支持我们在中国的合作伙伴。 过去几年Ionomr在国内外获得业界很多荣誉,我们也是2023年世界前100强的清洁企业之一。我们是离子膜公司,产品只有两种:PEM质子交换膜用于重型燃料电池应用,和AEM阴离子交换膜用于AEM制氢。 对比三种不同的电解水制氢技术,我们认为AEM是未来电解水制氢的发展方向,所以我们致力于发展、开发更加领先的AEM膜片,它不仅可以使用和ALK电解水相似的非贵金属催化剂/材料,降低整体的成本,而且AEM的性能、电流密度都是与PEM电解水不相上下。 与传统全氟磺酸膜的相比,我们公司碳氢质子交换膜有更低的当量、更高的IEC值,所以它的离子交换能力是更高的,性能也是更高的。其次,它的氢渗透率比同样厚度的全氟磺酸膜膜片要低将近50%左右。第三是非常重要的,这也是当下燃料电池行业一个痛点:目前的膜片无法在高温下运行。但是我们的碳氢膜是非常适用于在高温下运行,我们公司已经完成了在110温度下的测试,Ionomr的膜片没有任何性能损失,后面我会分享详细数据。 在高湿的情况下我们进行了性能的对比,大家可以看到这个三角形就是我们的膜片,对比的是两种目前市面上流行的美国的全氟磺酸膜,可以看到在高湿情况下,Ionomr的膜片甚至性能比全氟磺酸材料还要好一些,它的电阻也是跟全氟磺酸膜不相上下。 在两侧都是30%的湿度,低湿情况下进行了性能对比测试,可以看到在完全相同的工况和载量下,只是膜片不一样的情况下,我们的膜片在性能上也是略高于另外两种市面常见的全氟磺酸材料,它的阻值也是介于两种全氟磺酸之间。 像我刚刚提到,目前很多燃料电池整车厂非常头疼,不能把电堆运行温度超过95度到105度。我们在110度运行了三天,可以看到这边的测试结果,红色是Ionomr的膜片,蓝色是我们对比了同样厚度的全氟磺酸材料,前面的数据有些波动,主要是我们刚开始的水管理没有做得很好,但是我们在24小时之后把压力升上去,水传输问题解决之后,性能变得更加稳定。更重要的是,您可以看到在全氟磺酸材料在110度的情况下,它的性能是不可逆转的衰减,这个膜片最后完全失效了,但是Ionomr的膜片是没有任何性能损失的,这也是我说为什么我们膜片碳氢膜是在110度、120度,甚至130度这个温度运行下的一个最佳方案。 我们也进行了化学耐久性测试,与市面的一种碳氢膜和一种全氟磺酸膜对比。Ionomr的膜片完全是超越了美国能源部2倍的要求。而且在将近1000小时测试的结尾之后,我们也把它放到电池当中进行测试,仍然可以持续运行的。 这是我们遵循美国能源部DOE COCV测试标准做的耐久性测试。目前已经超越要求的2倍,达到4万个循环,膜片没有任何问题。而且要提到一点是,我们的氢渗透率是远远小于同样厚度的全氟磺酸材料。 关于AEM,我们一直相信耐久性是最关键的,我们要解决耐久性的问题,才能使得这个技术真的变成产品。我们已经连续运行了超过9000小时的耐久性测试。在70度1Mol氢氧化钾的情况下,这个电解槽一直连续运行,没有任何问题。我们目前做耐久性测试使用的是商用碱水用的电极,它更稳定,后面我也会有一页介绍我们目前AEM针对于电极的一些问题和我们一些需求。 这是开关的循环耐久测试,可以看到这个测试目前运行了6000小时,系统衰减速率大概是0.5%每千小时,目前这个数据已经是超越了2024年欧盟针对于AEM电解水的耐久性的要求或者一个目标,我们正向2030年欧盟目标努力。 我们用了高频率和低频率的测试之后发现在整个膜电极当中,其中衰减速率最大的是电极或者扩散层,膜片本身衰减速率很少。我想在这里强调,除了膜片以外,我们其他所有零部件都要做得更好。 我们做了不同电极的对比测试,可以看到蓝色的线是我们一开始耐久性测试用的电极,我们又做了两种不同的电极,这两种新的电极片有明显性能提升。再次提到,电极对于性能和寿命影响非常重要。 美国NREL国家实验室使用Ionomr膜片结合目前PEM用的最常见的铱、铂这样的催化剂进行性能测试,得到的结果是我们AEM膜可以得到跟目前PEM有相同的性能,所以膜片其实不是限制整个AEM电解槽性能的零部件。我们希望可以和更优秀的催化剂,扩散层,电解槽,体统集成企业合作,一起合作推动AEM技术的发和应用。 以上就是我今天简单的介绍,我们公司是世界上最领先的离子交换膜企业。一个是用于高温燃料电池的PEM膜碳氢膜,不含氟,另外一个是用于电解水的AEM膜。目前在全世界范围内已经有多家公司基于AEM膜开发出其AEM电解槽产品。Ionomr耐久性测试数据 1万小时,我们的合作伙伴也近千小时连续运行,对于衰减进行都非常满意。 以上就是我的演讲,谢谢各位! |