在膜电极市场占有率、品牌影响力上极具优势的鸿基创能,今年再次传来诸多好消息。
“今年公司1-5月的订单同比去年增长巨大,不仅燃料电池膜电极订单增长明显,PEM电解水制氢膜电极订单更是实现了跨越式增长。”鸿基创能CEO邹渝泉博士向高工氢电透露,从已在手订单及预期订单来看,预计今年整体将明显好于去年。
为满足快速增长的客户需求,本就拥有扎实功底的鸿基创能今年持续推进研发及量产工艺升级,包括开发高性能、单边框及新型燃料电池膜电极等,并自主开发了一套单边框注胶膜电极产线,今年将投入使用;开发新一代低载贵金属的PEM电解水制氢膜电极,同时为配合批量订单需求,针对从CCM到MEA的量产工艺深入打磨,锻造高品质规模化制造能力。
高工氢电产业研究所(GGII)调研数据显示,鸿基创能在2022年、2023年中国氢燃料电池膜电极出货TOP10榜单中排名第一,在行业中具有很深的影响力。今年鸿基创能订单大增,是氢能行业向好发展的缩影,其优质产品的广泛应用也为行业发展起到了重要支撑作用。 订单同比大增 邹渝泉进一步透露,今年鸿基创能膜电极销售目标超200万片,预计全年销量增幅至少40%以上。从产品类型来看,燃料电池膜电极是公司主要收入来源,PEM电解水制氢膜电极营收呈快速上升态势,预计该部分占全年总营收比例将达10%左右;分地区来看,除了在国内市场收获颇丰以外,公司近年来海外市场销量逐年稳步上升,今年预计占总营收10%-15%。
鸿基创能1-5月订单大增,以及对全年良好的增长预期,与两方面因素分不开:一是2023年国内氢燃料电池膜电极市场出货量将近20万平米,相比2022年有所下降,主因是下游客户正处于去库存阶段。到2024年新增订单上扬,作为头部企业的鸿基创能因此率先受益。
二是今年以来,国家宏观经济回升向好,同时作为新质生产力的氢能整体认可度越来越高、利好信号频出,如《政府工作报告》提出加快氢能产业发展,氢能纳入《中华人民共和国能源法(草案)》,内蒙古政策规定放开化工园区制氢,山东省、四川省针对高速公路安装ETC套装设备的氢能车辆暂免收取高速公路通行费等,预计氢能产业势必将迎来新一轮的增长。
事实上,绿氢产业已呈爆发增长态势,直接带动了PEM电解槽及核心材料膜电极市场扩张。根据GGII《中国电解水制氢项目数据库》,截至2024年3月,国内公开在建及规划电解水制氢示范项目制氢装机总规模达到64GW;国内研发生产PEM电解槽的企业达到50家以上,其中已发布MW级PEM电解槽的厂商超过20家。PEM电解槽向大型化发展,在技术指标和产氢规模上有重大突破,对膜电极的性能要求及需求均在提升。
鸿基创能核心技术团队来自北美及国内具备超20年产业化经验的膜电极及电堆专家,联手开发了国际领先的CCM阴阳极双面直接涂布技术、膜电极一体化成型技术、膜电极自动化快速封装技术等,结合精益制造提升产品一致性及良率,实现了卓越性能及极具竞争力的成本。极强的研发及高品质规模化制造能力是其多年来保持高成长性、占据市场制高点的关键。
今年以来,鸿基创能持续加大研发投入,推进功率密度1.8-2W/cm2的高性能燃料电池膜电极开发,取得了不错的市场反馈。另值得一提的是,目前公司在手的3个项目服务于国内外大型客户,采用自主创新的单边框注胶膜电极,销量规模逐步放大、处于全球领先地位。
从双边框到单边框这一封装结构的创新变化,不仅可以减少边框材料、简化制造工艺,还能降低过程损耗、提升制成良品率。技术变革往往并不容易,鸿基创能长时间与客户联合深度合作,才让这一创新技术实现规模化落地,引领着膜电极的技术变革及封装方式的多样化。
“单边框注胶推广的难点在于,让终端客户了解为什么这么做。我们创新的出发点,是让产品成本更低、制造效率更高,适应大规模工程化的需要。”邹渝泉表示,经过与客户深度磨合与验证,单边框注胶膜电极尤其适用于石墨板电堆,相信是未来膜电极比较好的发展方向之一。
PEM电解水制氢膜电极方面,由于行业处在发展初期,双极板、催化剂、质子交换膜、气体扩散层、膜电极各个零部件的发展快慢不一,整体并不成熟。受限于较高的贵金属载量,目前PEM电解水制氢成本较高,且长时间运行的耐久性较差,整个设备运行的稳定性和耐腐蚀性面临重大的考验。高效能、低成本膜电极的批量制造,成为行业亟待解决的难题之一。
去年鸿基创能发布的产品不仅实现了高效能,且已经较市售的膜电极产品贵金属载量从2.5mgPGM/cm2降至1.3mgPGM/cm2,但这依然不是其追求的终点。鸿基创能PEM电解水项目负责人董准博士向高工氢电透露,今年新一代PEM电解水制氢膜电极已开发设计完成,贵金属载量进一步下降40%,整个膜电极成本下降30%,正在加速验证当中。
“目前下游客户对低载贵金属产品的部分性能有一定担忧,如担心稳定性、寿命是否缩短等,所以要做好准备和验证。”董准坦率说道。鸿基创能一直将产品寿命与耐久性看得很重,因为没有耐久性与一致性做保障的性能,是无意义的性能。公司每推一款新品都比较谨慎,首先肯定要做到内部能放行,并在客户端经过充分验证才会规模化推广。
鸿基创能是国内最早投建PEM电解水制氢膜电极批量生产线的企业,目前其电解水涂布产线年产能达30万平米。今年以来,公司持续升级从CCM到MEA的量产工艺,能够实现大批量稳定性的供货,并且产品良品率极高(PEM电解水制氢膜电极较燃料电池膜电极贵超5倍,提高良品率对降本帮助很大),这也是其拉开与同行差距的一大体现。 支撑行业成长 中国科学院院士欧阳明高曾公开指出,未来要以绿氢制备和燃料电池为龙头,带动氢能全产业链商业化。膜电极作为PEM电解槽与燃料电池最为核心的部件,处在技术链条核心中的核心位置,是否能做到高性能、低成本、长寿命,对加速氢能商业化进程具有重要意义。
自2017年成立以来,鸿基创能始终将规模化制备高性能、低成本膜电极作为企业发展宗旨,联合上下游持续展开深度研发、攻克氢车推广应用过程中出现的各种难题,并用技术手段不断推动膜电极成本逐年稳步下降,用实际行动为推动氢能商业化发展做出了重要贡献。
具体来看下游对膜电极性能需求,其实在近几年的发展过程中,燃料电池企业对膜电极的关注点是在不断变化的,刚开始对某一类性能特别关注,如今随着氢车推广规模的扩大,对产品稳定性、耐用性愈发重视。“这是市场逐步走向成熟的表现。”邹渝泉说,鸿基创能一贯注重产品寿命,在产品达到高性能要求时,其实已经提前做好了寿命优化。
另众所周知的是,燃料电池价格高昂,是阻碍行业发展的另一大关键要素。膜电极占据电堆成本60%左右,其成本下降对燃料电池扩大应用可谓至关重要。多年以来,鸿基创能降本按照每年降低10%-15%的目标努力,今年产品售价400-600元/kW(根据下游客户电堆设计及需求不同,售价有一定波动),对比几年前的价格,降价效果是显著的。
根据GGII调研的膜电极出货量数据,近几年行业整体出货量相对稳定,因此行业内企业通过规模降本普遍并不明显。鸿基创能产品价格的下降,主要通过技术途径来实现,包括铂金载量下降、性能不断提升等,还有就是采用本地化的核心材料。
客观而言,质子交换膜、催化剂、气体扩散层等材料技术门槛极高,而国内企业发展历程尚短,它们的产品与进口存在差距,现阶段膜电极企业采用国产材料是存在一定风险的。但在邹渝泉看来,基于降本、快速产品升级换代、供应链安全等多种考虑,核心材料本地化(包括国外供应商的本地化制造)是必然趋势。膜电极企业导入国产化材料谨慎些没错,但这项工作必须向前推进。
鸿基创能正在尽自己最大努力推动国产化材料的导入。2024年,鸿基创能将会推出一款采用全国产质子交换膜、催化剂和气体扩散层材料的膜电极产品,同时其也在积极向客户端推荐有明显成本优势的含国产材料的膜电极产品。
当前绿氢的蓬勃发展,让氢能产业焕发新生机,也给产业链企业带来了新机遇。其中材料领域的PEM电解水制氢膜电极是正在快速成长的全新赛道,目前全球范围内具备高品质规模化供应实力的膜电极厂商少之又少,是一片有待开发的新蓝海,但挑战难度也很大。
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