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「南京创新周」瞄准燃料电池痛点,新兴企业研发新型材料

燃料电池是最近一年里快速崛起的风口产业之一,因其具有环保无污染、运行无噪音、效能高等优点,可以广泛应用在各种发电系统与载具上。氢燃料电池(PEMFC)以及基于燃料电池的新能源汽车是我国新能源汽车行业的重要发展方向。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,到2020年,中国燃料电池车辆要达到10000辆、加氢站数量达到100座,行业总产值达到3000亿元;到2030年,燃料电池车辆保有量达到200万,加氢站数量达到1000座,产业产值突破一万亿元。其中燃料电池系统是整个产业链的核心,占整车成本的50%,将成为氢能行业中最大的一个细分板块。

「南京创新周」瞄准燃料电池痛点,新兴企业研发新型材料

氢燃料电池虽然原理简单,但是结构十分复杂。其中膜电极(MEA)是氢燃料电池的核心部件,一般由催化剂层,质子交换膜,气体扩散层组成。作为氢燃料电池中的电化学反应器,在MEA中,氢气失去电子后变成质子,穿过膜后和外电路电子、氧气反应成水并产生电能。根据动量材料负责人力小安博士介绍,目前国产MEA在性能上和寿命上与外国差距较大,80%以上需求依靠进口,价格高达1500-2500 ¥/kW,一辆100kW的电动汽车采用进口MEA的成本高达20万元人民币。

催化剂层是氢气燃料电池中电化学反应的场所,对氢气燃料电池的性能起着关键作用。目前国际上传统的氢气燃料电池催化剂层是用铂纳米颗粒负载的炭黑粉末与聚合物电介质(如Nafion™))的混合物组成。该方法工艺繁琐,成本较高,可控性比较差。

「南京创新周」瞄准燃料电池痛点,新兴企业研发新型材料

而基于动量材料的纳米多孔碳支架(NCS)薄膜的催化剂层在使用性能和寿命等关键指标上都超越了传统的基于炭黑的催化剂层。这归因于其连续化的电子导体和3D互联的微观传质孔道。更重要的是,使用基于NCS膜的催化剂层将大大简化氢气燃料电池膜电极的生产工艺实现催化剂、碳支架、质子导体等核心反应物质的微观可控化分布,从而可实现电池生产的可操作性。根据力小安博士介绍,使用多孔碳膜能够有效提升电池性能和寿命,实验数据显示,MEA使用多孔碳膜寿命延长可以达到一倍以上。

目前在国内还没有纳米多孔碳支架(NCS)薄膜的同类产品,力小安博士自从2009年在南京理工大学硕士毕业后,在加拿大卡尔加里大学就读八年,主攻质子交换膜燃料电池相关技术和新型纳米结构碳材料,2017年回国市调时发现国内相关产业空白,因此于2018年4月创业成立南京动量材料科技有限公司,从事新型纳米孔结构碳材及其衍生产品的开发、规模化生产与销售。动量材料落户溧水以后一直受到南京政府的大力支持,先后获得多项人才计划资助和创新创业大赛奖项,累计获得奖励超过200万元,是南京长期坚持鼓励创新创业政策孕育出的“黑科技”项目。

动量材料科技有限公司除了负责人力小安精研技术以外,运营和研发团队也都是由高层次人才把控,如研发团队成员嵇从民和张珂分别是清华化学系硕士和卡尔加里大学博士,此外还有南京理工,华南理工等多所大学教授作为顾问团队坐镇。

纳米多孔碳化膜应用相当广泛,不仅可以作为膜电极材料,而且可以应用在水处理,超级电容器,催化剂载体等多种领域,目前纳米多孔膜的主要问题在于因为还处在实验阶段,因此成本相对昂贵,但是据介绍,在下一个阶段量产后,成本将会大幅度下降。目前公司主要收入来源为向公司和高校出售纳米多孔碳,预计2019年营收将超过百万。

目前,动量材料正在寻求融资,融资主要用于NCS薄膜的规模化量产的技术孵化和基于NCS的MEA产品开发与市场开拓。

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