近日，以“碳路中國氫進萬家氫能世界綠色未來”為主題的2022山東氫博會系列活動：第二屆中日韓氫能產業(yè)高峰論壇、第二屆世界綠氫產業(yè)發(fā)展大會、首屆中國（山東）氫產業(yè)大會成功舉辦，山東東岳未來氫能材料股份有限公司副總經理王振華博士作了主題為“氫能‘芯片’產業(yè)化提速助力綠電綠氫碳中和”的演講，分享了雙碳背景下綠電綠氫巨大的發(fā)展機遇和東岳未來氫能的自主創(chuàng)新實踐。

雙碳背景下綠電綠氫巨大的發(fā)展機遇

從最近的俄烏沖突中也能看出，石油、天然氣已經從原來最靠譜的一次能源變得不那么靠譜。空氣污染防控、氣候協定、碳中和等成為了全球可持續(xù)發(fā)展的共識。

我國在2030年二氧化碳的排放峰值是不超過130億噸，其中能源活動是不超過105億噸，2060年實現碳中和時，二氧化碳的排放量將不超過15億噸，能源活動將降到5億噸。由此可見，我們的能源體系變革勢在必行。構建以可再生能源為主體的新型能源體系基礎非常必要、可行。

從世界能源署發(fā)布的能源結構預測來看。到2050年，或者說再往后，全球的能源結構都會發(fā)生重大變化，都將向綠色可再生的風、光、水資源傾斜，而且我們的風光資源量也非常大。從經濟性角度來講，近10年我國在光伏、風電領域的降本已經做出了突出的貢獻。從2010年到現在這10來年的發(fā)展時間，光伏發(fā)電的成本下降了近80%。目前來講，光伏發(fā)電成本已經基本接近于火力發(fā)電。

我國的綠電基礎是非常好的，尤其在三北地區(qū)，資源非常豐富，但是我國可再生能源波動性大，分布不均，每天不同的時間，不同的天氣和季節(jié)，都讓使用難度大大提高。這都決定了我國的光伏發(fā)電重點是在用，不是在發(fā)，如何做好供需平衡，消納使用就成為了其中的重中之重。需求端往往也是瞬時響應，和發(fā)電來講，具有同樣的不可預測性。決定了中間必須要使用合理的儲能手段。

不同的儲能技術適應的場景有著較大的差別。目前，我國的儲能方式以抽水蓄能為主，其占比近90%。其余10%大部分是電化學儲能，其90%又是鋰電儲能。那么，隨著未來大規(guī)模集中的風光大電廠的建設，如何做好長時間大規(guī)模集中式的儲能就成為了重中之重。

今年6月，國家能源局征文擬明確中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池，新型的技術液流電池和氫儲能就成為了未來的一個發(fā)展的重點。

氫在交通運輸領域這兩年的關注度非常高，氫燃料電池汽車應用推廣的政策發(fā)布后，各地的示范城市群都在極大地推動示范應用。包括商用車、公交車、物流車等，應用前景非常廣闊。此外，在建筑能源領域，日本、歐洲等地已經開始用氫的熱電聯供，目前也已經取得了比較好的示范。

在工業(yè)領域，冶金工業(yè)脫碳方面，我國已經在積極嘗試，歐洲已經有了成功的案例。未來在鋼鐵的脫碳，包括建筑材料的脫碳，氫都將發(fā)揮重要的作用。此外，包括氫農業(yè)、氫醫(yī)療、氫健康等。可以說，氫在未來的發(fā)展過程中將無處不在，氫與電進行互補，將構成我國在雙碳背景下非常重要的一種能源方式。

目前，我國仍以灰氫為主。未來在雙碳背景下，在可再生能源為主的體系下，我國氫能的供應結構將會由化石能源向綠色可再生能源為主轉變，即綠氫時代。至2060年碳達峰時，綠氫將占到年度總需求量的80%以上。

綠氫如何獲得？目前主要方式是電解水制氫，主要的技術形式包括堿性電解、質子交換膜電解、固體氧化物電解、陰離子電解等。相比之下，質子交換膜電解制氫占地小、啟動快、效率高等優(yōu)點，與光伏、風電這些不穩(wěn)定的可再生能源耦合效果更好。未來，隨著產業(yè)的成熟度、單槽規(guī)模逐漸增加，以及成本的下降，發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮蟆Ｒ虼速|子交換膜也被譽為氫能產業(yè)的“芯片”。

東岳質子交換膜的自主創(chuàng)新實踐

PEMFC質子交換膜種類可分為，非氟質子交換膜、部分含氟質子交換膜、全氟質子交換膜等。最初的質子交換膜不能滿足使用需求，直到1966年，杜邦公司發(fā)明了全氟的質子膜，化學穩(wěn)定性、耐酸堿性、耐電化學腐蝕性都非常好，以及穩(wěn)固的分子結構，后來大家都采用了全氟的質子交換膜技術。

目前全球質子交換膜的研發(fā)與生產主要有五六家公司，如Gore、杜邦（科慕）、3M、旭硝子、旭化成等，大部分都在國外，其關鍵材料為全氟磺酸樹脂。國內只有東岳能夠量產生產全氟磺酸樹脂。

東岳立足于自身全產業(yè)鏈的優(yōu)勢，是目前全球少有的國內唯一擁有全氟質子交換膜全產業(yè)鏈的企業(yè)，經過多年的發(fā)展，氫燃料電池膜、液流電池膜、電解制氫膜等已經全部推出。隨著市場化的推廣，已經獲得了下游龍頭企業(yè)的高度認可。目前市場化推廣的進程也在不斷加快。

東岳做質子交換膜源于2003年，基于原先工業(yè)集團在這方面的一些研發(fā)的和產業(yè)化基礎，開始進行全氟磺酸樹脂材料的攻關。至2013年左右，東岳與奔馳、福特簽訂協議，并且對應于氫燃料電池乘用車的應用開發(fā)。2016年獲得了奔馳、福特公司的高度認可，各種技術考評也全部完成。2018年，東岳正式進行定型和商業(yè)化。目前，公司已經通過了1949認證，并且已經實際裝車300多輛，同樣獲得了客戶的高度認可。

期間，東岳重點解決了幾個突出的技術難題，一個最主要的是全氟磺酸單體全氟磺酸樹脂的研發(fā)與生產，包括了分子的結構設計等。與此同時，國外無論是從材料還是設備都進行全面封鎖，東岳通過自主攻關，結合了印刷、印染等相關傳統產業(yè)的一些設備工藝，進行了工藝裝備的開發(fā)。

2020年，東岳正式投產的新一代的生產線是公司第六代自主研發(fā)的制膜的工藝產線，已經實現了全套的自動化的生產，它的產品的質量穩(wěn)定性已經能夠滿足高規(guī)格車用要求。

此外，成膜的結構與性能方面的科學研究，包括增強材料、基膜、添加劑、分散液等方面都有了大量的積淀和提升，并且已經建立起一個非常完善的應用評價體系。公司參與或者主導修訂的全氟質子交換膜氫燃料電池膜的國標，今年也已經正式獲審。

與此同時，東岳也參與了液流電池和電解制氫膜等團標的建立，為我國的應用評價建設打造了一個良好的基礎。

目前，國家對于氫燃料電池商用車的應該支持力度非常大，這也是未來的一個重點發(fā)展方向。東岳正在往這個方向邁進。

不久前，公司正式發(fā)布了新一代的全氟質子交換膜新品DM2256，這款產品采用了更低的EW值磺酸樹脂，具有非常好的性能，能跟現在國外主要競品，如8微米12微米相比，電導率更勝一籌，同時膜電極的電性能方面也非常好，尤其覆蓋了全面的濕度。

在電解制氫膜方面，東岳主要對標的是科慕的117，生產出了180微米的質子交換膜DME670，在同等條件下，產品電壓更低。完全能夠滿足目前客戶的實際需要。

同時，東岳也在研發(fā)更大幅寬，更高交換容量，更高強度和更長壽命的新的電解制氫膜。產品推出后能夠實現成本大幅下降，滿足國內的供應。

液流電池膜方面，東岳對標科慕的212推出了相應的產品，在強度力學性能等方面已經全面超越了競品。與此同時，在庫倫效率、電壓效率和能量效率這三個最重要的電性能指標方面，也具有明顯的優(yōu)勢。目前已經通過了國內客戶的技術認證，開始進行小批量的裝備應用。

經過多年的發(fā)展，東岳已經建立了兩個廠區(qū)。在北區(qū)做質子膜的基礎原料，如化學品、樹脂這些基礎原料，在南區(qū)重點進行膜的研發(fā)與生產，相關的產能已經具備。

2021年公布的5個示范城市群中，東岳是全國唯一一家參與到5個示范城市群的企業(yè)，相關的產品已經批量地用在了叉車電源、公交車、物流車等相應的場景中。今年7月8日，淄博首批投放的50輛冷藏物流車中，全面匹配的都是東岳的質子交換膜。國產材料獲得了國內龍頭企業(yè)的高度認可。

12月15日，山東省人民政府發(fā)布了《關于2022年度山東省科學技術獎勵的決定》，其中東岳未來氫能公司申報的《全新全氟磺酸聚合物合成及增強網絡與高性能氫燃料電池質子膜制備》項目榮獲山東省技術發(fā)明獎特等獎，東岳高分子公司作為第一完成單位聯合華夏神舟公司共同申報的《全氟乙烯基高端基礎材料產業(yè)化關鍵技術創(chuàng)新和全鏈條生產體系重構》項目榮獲山東省科學技術進步獎一等獎。

未來，東岳仍將和國內的很多的行業(yè)同仁一起繼續(xù)努力，繼續(xù)保持定力，專注好做膜，為國家的綠電、綠氫、碳中和貢獻力量，共創(chuàng)美好的未來。