氫能是一種可再生的、清潔高效的二次能源。從氫氣的生產(chǎn)和供應(yīng)到氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，再到氫氣的應(yīng)用，氫能延伸出一條長(zhǎng)長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋了新能源、交通運(yùn)輸、工業(yè)化工、建筑等多個(gè)行業(yè)。其中，燃料電池是氫能產(chǎn)業(yè)鏈上的一個(gè)重要應(yīng)用。

燃料電池質(zhì)子膜是一種固體聚合物電解質(zhì)，具有優(yōu)良的耐熱性能、力學(xué)性能、電化學(xué)性能以及化學(xué)穩(wěn)定性能，可在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑介質(zhì)等苛刻條件下使用。質(zhì)子膜制備的燃料電池可廣泛應(yīng)用于乘用車、商用車、叉車、無人機(jī)、備用電源、便攜式發(fā)電機(jī)、供家庭和商業(yè)建筑使用的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。

2020年，加拿大國家工程院院士、世界頂尖燃料電池專家葉思宇，在廣州黃埔牽頭成立粵港澳大灣區(qū)(黃埔)氫能創(chuàng)新中心，并獲批設(shè)立鴻基創(chuàng)能科技(廣州)有限公司院士專家工作站，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在燃料電池低鉑催化劑、電解水制氫和燃料電池膜電極方向上開展研發(fā)突破，并協(xié)助電堆及整車廠提高燃料電池電堆的性能，降低成本。

院士攜手

填補(bǔ)了國內(nèi)新能源行業(yè)空白

葉思宇，國際公認(rèn)燃料電池電催化和催化劑層/MEA設(shè)計(jì)的頂尖專家，一直致力于質(zhì)子交換膜燃料電池研究和開發(fā)的各個(gè)方面?，F(xiàn)為加拿大國家工程院院士，廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，黃埔氫能源創(chuàng)新中心主任和首席科學(xué)家，鴻基創(chuàng)能科技(廣州)有限公司副董事長(zhǎng)兼首席技術(shù)官。

作為首家落戶廣州的燃料電池膜電極研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域的國家專精特新“小巨人”企業(yè)，鴻基創(chuàng)能致力于質(zhì)子交換膜燃料電池用高性能膜電極(MEA)的大規(guī)模國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，為國內(nèi)外燃料電池廠商提供低成本、高性能的膜電極核心組件，解決中國燃料電池核心材料長(zhǎng)期依賴國外技術(shù)的局面。鴻基創(chuàng)能采用全世界最先進(jìn)的催化劑涂層質(zhì)子膜 (CCM)連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)，由于采用雙面直涂，產(chǎn)能、效率、一致性以及產(chǎn)品質(zhì)量，相比傳統(tǒng)的熱壓轉(zhuǎn)印及噴涂有極大提高。同時(shí)，鴻基創(chuàng)能自主研發(fā)出第一條全自動(dòng)化MEA封裝生產(chǎn)線和生產(chǎn)與國際領(lǐng)先水平同步的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車用燃料電池膜電極，打破了國外企業(yè)對(duì)該行業(yè)的技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)該行業(yè)的空白。

葉思宇表示，鴻基創(chuàng)能現(xiàn)在已經(jīng)可以批量為國內(nèi)外燃料電池廠商提供低成本、高性能的膜電極，2022年全年膜電極出貨量達(dá)到170萬片，“目前來看，中國的氫燃料電池膜電極在產(chǎn)能和質(zhì)量上都已達(dá)到國際先進(jìn)水平”。

潛心研究

推動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)商業(yè)化進(jìn)程

葉思宇在電化學(xué)尤其是燃料電池方面具有多年研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，為燃料電池的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，其關(guān)于燃料電池電堆冷啟動(dòng)和耐久性技術(shù)的發(fā)明，從根本上推動(dòng)了整個(gè)燃料電池產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程。

膜電極被譽(yù)為燃料電池“芯片”，決定了燃料電池的性能、壽命和成本，其成本約占燃料電池電堆成本的65%。此前，國內(nèi)一直無法實(shí)現(xiàn)膜電極規(guī)?；a(chǎn)，膜電極主要依賴進(jìn)口。這主要是國內(nèi)傳統(tǒng)的膜電極制備工藝包含了噴涂以及熱壓轉(zhuǎn)印等不可連續(xù)化或者低線速度的步驟，這種不連續(xù)化工藝將產(chǎn)生工藝制備過程的不可控制性及產(chǎn)品的不均一性，同時(shí)，低線速度將會(huì)制約大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

葉思宇帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了國際領(lǐng)先的CCM陰陽極雙面直接涂布技術(shù)、膜電極一體化成型技術(shù)、膜電極自動(dòng)化快速封裝技術(shù)，生產(chǎn)的CCM及膜電極產(chǎn)品核心技術(shù)自主可控。

催化劑涂層質(zhì)子膜

“目前我們產(chǎn)品性能、一致性、良品率均位居全國前列，對(duì)標(biāo)國際一流水平?！比~思宇介紹，鴻基創(chuàng)能目前已和國內(nèi)外超過100家燃料電池電堆和系統(tǒng)客戶形成有效合作機(jī)制，客戶范圍涵蓋亞洲、北美、歐洲等地區(qū)的知名燃料電池企業(yè)，配套的車型包括燃料電池客車、燃料電池廂式車、燃料電池重卡等，在國內(nèi)自主化膜電極配套車型案例中位居前列。

2021年，鴻基創(chuàng)能實(shí)現(xiàn)了出貨100萬片膜電極產(chǎn)品的行業(yè)紀(jì)錄；2022年實(shí)現(xiàn)新突破，全年出貨量達(dá)到170萬片膜電極。

“產(chǎn)能到100萬片的時(shí)候，整個(gè)行業(yè)有了信心?！比~思宇這樣說。目前，除了鴻基創(chuàng)能，唐鋒能源、武漢理工氫電、擎動(dòng)科技以及泰極動(dòng)力等多家膜電極企業(yè)的國產(chǎn)生產(chǎn)線先后落成，國內(nèi)膜電極企業(yè)擴(kuò)張步伐明顯加速，我國的膜電極領(lǐng)域步入批量化生產(chǎn)步伐。

成果轉(zhuǎn)化

賦能國內(nèi)首家氫燃料電池

膜電極產(chǎn)業(yè)化企業(yè)

2023年5月26日，第三十五期花城院士講壇暨青年論壇、《廣州氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2022)》發(fā)布會(huì)在鴻基創(chuàng)能科技(廣州)有限公司舉辦?；顒?dòng)旨在加快廣州能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，支持以氫能為代表的綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

鴻基創(chuàng)能董事兼副總經(jīng)理唐軍柯博士在活動(dòng)中透露：“鴻基創(chuàng)能目前已建成了自主規(guī)?；娜剂想姵啬る姌O自動(dòng)化涂布和組裝生產(chǎn)線，目前膜電極年產(chǎn)能達(dá)到1000萬片，產(chǎn)品良率達(dá)到99%以上，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平?！背巳剂想姵仄囃猓櫥鶆?chuàng)能膜電極產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域還包括燃料電池?zé)o人機(jī)、叉車、自行車、固定式發(fā)電和備用電站等，與此同時(shí)正推進(jìn)PEM電解水制氫膜電極的技術(shù)開發(fā)和規(guī)模化制造，拓寬我國的綠氫產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用場(chǎng)景，加快綠色低碳制氫的商業(yè)化進(jìn)程。

“有部分人容易將氫能簡(jiǎn)單等同于燃料電池，將燃料電池等同于燃料電池汽車，然后去與電動(dòng)汽車作比較，這樣的理解存在偏頗，也降低了整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的重要性?！比~思宇強(qiáng)調(diào)，從能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和調(diào)整來說，氫能很好地起到了串聯(lián)從能源制取到能源使用兩端的作用。

膜電極

新能源發(fā)電過程當(dāng)中，電池儲(chǔ)能在應(yīng)對(duì)跨季節(jié)、長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能需求上存在一定的局限性，而氫能在其中起到了非常重要的作用，即通過電解水制氫將可再生能源轉(zhuǎn)化為氫氣，應(yīng)用于燃料電池汽車交通領(lǐng)域，或是應(yīng)用在煉鋼、化工、制氨等行業(yè)。“電解水制氫在應(yīng)對(duì)可再生能源波動(dòng)性和間歇性上有其獨(dú)到之處。”葉思宇表示，“將燃料電池汽車這一交通端應(yīng)用作為示范窗口，其重要性是不言而喻的。但氫能產(chǎn)業(yè)除了在交通領(lǐng)域外，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、發(fā)電等領(lǐng)域都有其獨(dú)到的用處?！?/span>

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原標(biāo)題：《院士成果在穗轉(zhuǎn)化精典案例：燃料電池 在穗轉(zhuǎn)化新動(dòng)“能”》