隆眾資訊2月23日報道：質子交換膜的國產化仍在加速，同時其作為燃料電池核心材料的重要性也在不斷凸顯。

1月上旬，五部委啟動河南、河北新一批燃料電池汽車示范應用工作，山東淄博成為唯一一個橫跨五大示范城市群的參與城市，東岳未來氫能材料有限公司（下稱“東岳未來氫能”）也成為唯一一家同時進入五大示范城市群的企業(yè)，可見質子交換膜在燃料電池國產化過程中的地位。

除了東岳未來氫能，近期國電投氫能、中科院上海有機所、泛亞微透等多家企業(yè)都在質子交換膜上發(fā)力。其中，國電投氫能子公司30萬m質子交換膜產線投產；泛亞微透聯(lián)合21家機構及個人設立合資公司投資建設 ePTFE 功能膜項目；中科院上海有機所與氫通新能源達成戰(zhàn)略合作，發(fā)力高溫質子交換膜材料。國產質子交換膜正在加速崛起。

質子交換膜的重要性

膜電極組件是氫燃料電池最為核心的組成部分，而由質子交換膜、催化層和氣體擴散層三者構成的膜電極組件則相當于燃料電池的心臟。質子交換膜、催化層和氣體擴散層這三大核心材料，決定著氫燃料電池的壽命和性能，在很大程度上，也是支撐著整座“大廈”的地基。

在組成膜電極的三大材料中，質子交換膜的主要功能是傳輸質子，分隔反應氣體以及電子絕緣。它負責“把門”，把質子放過去，把電子、氫分子和水分子攔下來，是不可或缺的關鍵材料，相當于燃料電池的“芯片”，其性能直接影響燃料電池的穩(wěn)定性和耐久性。

由于氫燃料電池的這一工作原理，使得質子交換膜必須具備以下幾個特性：電導率高（高選擇離子導電而非電子導電）、化學穩(wěn)定好（耐酸堿和抗氧化還原能力）、熱穩(wěn)定性好、良好的機械性能（強度和柔韌性）、透氣率低和水的電滲透系數(shù)小。

以上這些特性也決定了質子交換膜制造工藝的復雜性。

從膜的結構來看，PEM大致可分為三大類：磺化聚合物膜，復合膜，無機酸摻雜膜。目前研究的PEM材料主要是磺化聚合物電解質，按照聚合物的含氟量可分為全氟磺酸質子交換膜、部分氟化質子交換膜以及非氟質子交換膜等。

現(xiàn)階段，只有全氟磺酸質子交換膜成熟應用于車用燃料電池領域，而東岳未來氫能背靠東岳集團可以實現(xiàn)質子交換膜核心材料——全氟磺酸樹脂的自主化供應，這也是其能在一眾國產質子交換膜企業(yè)中突圍而出，成功躋身5大示范城市群的主要原因之一。

國產品牌崛起

質子交換膜的重要性不言而喻，但是要做好車用燃料電池的質子交換膜并不簡單。

“目前車用質子交換膜逐漸趨于薄型化，由最開始的幾十微米降低到如今幾微米，這樣能降低質子傳遞的歐姆極化，以達到較高的性能?！眹鴥纫患夷る姌O企業(yè)的高層認為，質子交換膜薄型化有利于減少燃料電池的體積，提升功率密度和性能。

與此同時，薄型化膜的使用給耐久性帶來了挑戰(zhàn)，尤其是均質膜在長時間運行會出現(xiàn)化學降解。在車輛工況下，操作壓力、干濕度、溫度等操作條件的動態(tài)變化會加劇這種衰減，膜越輕薄，難度系數(shù)也就越高。

此外，質子交換膜的難點還在于工藝周期長、工藝復雜、成膜的成本高。

現(xiàn)階段世界上最大的質子交換膜供應商戈爾量產的產品能做到8微米及以下，國產品牌距離進口尚存一定的差距。可喜的是，隨著更多的國產質子交換膜企業(yè)的加入，這種差距正在不斷縮小。

在過去的一年里，國內除了東岳未來氫能有較大批量的交付商用，并試圖往更薄型化的方向進階，科潤新材料、浙江漢丞等企業(yè)也實現(xiàn)了小批量的供貨，浙江漢丞已經開發(fā)出10-12微米的質子交換膜產品。

另一方面，國產質子交換膜的產能也在不斷擴建中，東岳未來氫能150萬m質子交換膜生產基地一期工程在去年就已經投產開建；浙江漢丞已經建成了年產30萬m的質子交換膜生產線，未來還將擴建至100萬m；國電投氫能旗下的武漢綠動年產30萬m的質子交換膜生產線在2021年12月初建成投產。

整體上看，質子交換膜的國產化正在穩(wěn)步向前推進，價格是最大優(yōu)勢，國產價格比進口產品要低30%-50%。隨著穩(wěn)定性和可靠性提升，在未來氫城示范的時間窗口，國產質子交換膜將會逐漸成為主流。