东岳氢能王振华：氢能“芯片”产业化提速助力绿电绿氢碳中和

近日，以“碳路中国氢进万家氢能世界绿色未来”为主题的2022山东氢博会系列活动：第二届中日韩氢能产业高峰论坛、第二届世界绿氢产业发展大会、首届中国（山东）氢产业大会成功举办，山东东岳未来氢能材料股份有限公司副总经理王振华博士作了主题为“氢能‘芯片’产业化提速助力绿电绿氢碳中和”的演讲，分享了双碳背景下绿电绿氢巨大的发展机遇和东岳未来氢能的自主创新实践。

双碳背景下绿电绿氢巨大的发展机遇

从最近的俄乌冲突中也能看出，石油、天然气已经从原来最靠谱的一次能源变得不那么靠谱。空气污染防控、气候协定、碳中和等成为了全球可持续发展的共识。

我国在2030年二氧化碳的排放峰值是不超过130亿吨，其中能源活动是不超过105亿吨，2060年实现碳中和时，二氧化碳的排放量将不超过15亿吨，能源活动将降到5亿吨。由此可见，我们的能源体系变革势在必行。构建以可再生能源为主体的新型能源体系基础非常必要、可行。

从世界能源署发布的能源结构预测来看。到2050年，或者说再往后，全球的能源结构都会发生重大变化，都将向绿色可再生的风、光、水资源倾斜，而且我们的风光资源量也非常大。从经济性角度来讲，近10年我国在光伏、风电领域的降本已经做出了突出的贡献。从2010年到现在这10来年的发展时间，光伏发电的成本下降了近80%。目前来讲，光伏发电成本已经基本接近于火力发电。

我国的绿电基础是非常好的，尤其在三北地区，资源非常丰富，但是我国可再生能源波动性大，分布不均，每天不同的时间，不同的天气和季节，都让使用难度大大提高。这都决定了我国的光伏发电重点是在用，不是在发，如何做好供需平衡，消纳使用就成为了其中的重中之重。需求端往往也是瞬时响应，和发电来讲，具有同样的不可预测性。决定了中间必须要使用合理的储能手段。

不同的储能技术适应的场景有着较大的差别。目前，我国的储能方式以抽水蓄能为主，其占比近90%。其余10%大部分是电化学储能，其90%又是锂电储能。那么，随着未来大规模集中的风光大电厂的建设，如何做好长时间大规模集中式的储能就成为了重中之重。

今年6月，国家能源局征文拟明确中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池，新型的技术液流电池和氢储能就成为了未来的一个发展的重点。

氢在交通运输领域这两年的关注度非常高，氢燃料电池汽车应用推广的政策发布后，各地的示范城市群都在极大地推动示范应用。包括商用车、公交车、物流车等，应用前景非常广阔。此外，在建筑能源领域，日本、欧洲等地已经开始用氢的热电联供，目前也已经取得了比较好的示范。

在工业领域，冶金工业脱碳方面，我国已经在积极尝试，欧洲已经有了成功的案例。未来在钢铁的脱碳，包括建筑材料的脱碳，氢都将发挥重要的作用。此外，包括氢农业、氢医疗、氢健康等。可以说，氢在未来的发展过程中将无处不在，氢与电进行互补，将构成我国在双碳背景下非常重要的一种能源方式。

目前，我国仍以灰氢为主。未来在双碳背景下，在可再生能源为主的体系下，我国氢能的供应结构将会由化石能源向绿色可再生能源为主转变，即绿氢时代。至2060年碳达峰时，绿氢将占到年度总需求量的80%以上。

绿氢如何获得？目前主要方式是电解水制氢，主要的技术形式包括碱性电解、质子交换膜电解、固体氧化物电解、阴离子电解等。相比之下，质子交换膜电解制氢占地小、启动快、效率高等优点，与光伏、风电这些不稳定的可再生能源耦合效果更好。未来，随着产业的成熟度、单槽规模逐渐增加，以及成本的下降，发展潜力非常巨大。因此质子交换膜也被誉为氢能产业的“芯片”。

东岳质子交换膜的自主创新实践

PEMFC质子交换膜种类可分为，非氟质子交换膜、部分含氟质子交换膜、全氟质子交换膜等。最初的质子交换膜不能满足使用需求，直到1966年，杜邦公司发明了全氟的质子膜，化学稳定性、耐酸碱性、耐电化学腐蚀性都非常好，以及稳固的分子结构，后来大家都采用了全氟的质子交换膜技术。

目前全球质子交换膜的研发与生产主要有五六家公司，如Gore、杜邦（科慕）、3M、旭硝子、旭化成等，大部分都在国外，其关键材料为全氟磺酸树脂。国内只有东岳能够量产生产全氟磺酸树脂。

东岳立足于自身全产业链的优势，是目前全球少有的国内唯一拥有全氟质子交换膜全产业链的企业，经过多年的发展，氢燃料电池膜、液流电池膜、电解制氢膜等已经全部推出。随着市场化的推广，已经获得了下游龙头企业的高度认可。目前市场化推广的进程也在不断加快。

东岳做质子交换膜源于2003年，基于原先工业集团在这方面的一些研发的和产业化基础，开始进行全氟磺酸树脂材料的攻关。至2013年左右，东岳与奔驰、福特签订协议，并且对应于氢燃料电池乘用车的应用开发。2016年获得了奔驰、福特公司的高度认可，各种技术考评也全部完成。2018年，东岳正式进行定型和商业化。目前，公司已经通过了1949认证，并且已经实际装车300多辆，同样获得了客户的高度认可。

期间，东岳重点解决了几个突出的技术难题，一个最主要的是全氟磺酸单体全氟磺酸树脂的研发与生产，包括了分子的结构设计等。与此同时，国外无论是从材料还是设备都进行全面封锁，东岳通过自主攻关，结合了印刷、印染等相关传统产业的一些设备工艺，进行了工艺装备的开发。

2020年，东岳正式投产的新一代的生产线是公司第六代自主研发的制膜的工艺产线，已经实现了全套的自动化的生产，它的产品的质量稳定性已经能够满足高规格车用要求。

此外，成膜的结构与性能方面的科学研究，包括增强材料、基膜、添加剂、分散液等方面都有了大量的积淀和提升，并且已经建立起一个非常完善的应用评价体系。公司参与或者主导修订的全氟质子交换膜氢燃料电池膜的国标，今年也已经正式获审。

与此同时，东岳也参与了液流电池和电解制氢膜等团标的建立，为我国的应用评价建设打造了一个良好的基础。

目前，国家对于氢燃料电池商用车的应该支持力度非常大，这也是未来的一个重点发展方向。东岳正在往这个方向迈进。

不久前，公司正式发布了新一代的全氟质子交换膜新品DM2256，这款产品采用了更低的EW值磺酸树脂，具有非常好的性能，能跟现在国外主要竞品，如8微米12微米相比，电导率更胜一筹，同时膜电极的电性能方面也非常好，尤其覆盖了全面的湿度。

在电解制氢膜方面，东岳主要对标的是科慕的117，生产出了180微米的质子交换膜DME670，在同等条件下，产品电压更低。完全能够满足目前客户的实际需要。

同时，东岳也在研发更大幅宽，更高交换容量，更高强度和更长寿命的新的电解制氢膜。产品推出后能够实现成本大幅下降，满足国内的供应。

液流电池膜方面，东岳对标科慕的212推出了相应的产品，在强度力学性能等方面已经全面超越了竞品。与此同时，在库伦效率、电压效率和能量效率这三个最重要的电性能指标方面，也具有明显的优势。目前已经通过了国内客户的技术认证，开始进行小批量的装备应用。

经过多年的发展，东岳已经建立了两个厂区。在北区做质子膜的基础原料，如化学品、树脂这些基础原料，在南区重点进行膜的研发与生产，相关的产能已经具备。

2021年公布的5个示范城市群中，东岳是全国唯一一家参与到5个示范城市群的企业，相关的产品已经批量地用在了叉车电源、公交车、物流车等相应的场景中。今年7月8日，淄博首批投放的50辆冷藏物流车中，全面匹配的都是东岳的质子交换膜。国产材料获得了国内龙头企业的高度认可。

12月15日，山东省人民政府发布了《关于2022年度山东省科学技术奖励的决定》，其中东岳未来氢能公司申报的《全新全氟磺酸聚合物合成及增强网络与高性能氢燃料电池质子膜制备》项目荣获山东省技术发明奖特等奖，东岳高分子公司作为第一完成单位联合华夏神舟公司共同申报的《全氟乙烯基高端基础材料产业化关键技术创新和全链条生产体系重构》项目荣获山东省科学技术进步奖一等奖。

未来，东岳仍将和国内的很多的行业同仁一起继续努力，继续保持定力，专注好做膜，为国家的绿电、绿氢、碳中和贡献力量，共创美好的未来。