再添入局者！质子交换膜市场“酣战”正浓！

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文章来源：全球氢能，作者：李虹

国内质子交换膜市场再添入局者！

江苏泛亚微透科技股份有限公司1月5日发布公告称，泛亚微透拟与常创(常州)创业投资合伙企业(有限合伙)、常创天使(常州)创业投资中心(有限合伙)、江苏拓邦投资有限公司等累计21家机构及个人共同发起设立合资公司“江苏源氢新能源科技股份有限公司”(拟用名，“合资公司”)，投资建设ePTFE功能膜和氢燃料电池工程技术研究院以及150万平方米氢质子交换膜产业化项目。

泛亚微透创建于1995年，自主创新研发的微透高分子透气新材料及器件，应用于汽车工业、包装工业及其他保护性透气领域；掌握e-PTFE膜核心技术，具备微透膜及膜组件全产业链能力；向汽车及其他领域提供微透材料的解决方案；是通用、大众、一汽、上汽等众多知名企业的一级供应商。公告显示，本次对外投资是公司基于现有的ePTFE核心技术以及设备研发、制造经验，拓展公司核心业务服务领域，可以提升公司膜制造产能利用率，符合公司的发展战略规划。质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM) 是一种固态电解质膜，其不仅在电解水技术中发挥关键作用，同时也是质子交换膜燃料电池（PEMFC）核心组成之一。质子交换膜主要用来隔离两极，传递质子(H+)，其基本原理是氢离子与质子交换膜上的磺酸基结合，然后从一个磺酸基到另一个磺酸基，最终传递到膜的另一端，电子以及阴离子则无法通过。

图1 电解水工作原理

质子交换膜处于有机氟化工产业链末端，其上游是有机氟化工的单体材料，下游是基于质子交换膜的氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等应用领域。从上游来看，质子交换膜的直接材料为全氟磺酸树脂材料，向上延伸至有机氟化工中的四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚等单体材料，向上溯源可以追溯至萤石、氟化氢、制冷剂等原材料，从下游看，质子交换膜应用广泛，主要应用于氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等领域，其中氯碱工业与燃料电池为主要应用领域。

图2 质子交换膜产业链

质子交换膜下游应用广泛，氯碱工业、燃料电池、电解水制氢以及全钒液流电池中关键膜材料均为质子交换膜。氯碱工业是重要的基础化工部分，目前所用到的生产工艺几乎都是离子膜法，质子交换膜是关键部件。燃料电池和电解水制氢属于氢能发展利用计划中的两个关键部分，燃料电池是氢能的理想应用方式，能量利用率高，能够充分发挥氢能清 洁高效的特点。电解水制氢将会成为可再 生能源平价上网之后的最有前景的制氢方式。全钒液流电池属于储能系统，近年来其技术 的快速发展已经具备了商业化能力，液流电池储能将在储能系统中的比例升高。上述四个系统中，质子交换膜为最关键的材料，起到传导离子（质子），分隔电解液，形成电流通路的作用，是必不可少的组件，其性能优劣将直接影响系统运行功效。

图3 质子交换膜主要应用

随着我国燃料电池汽车推广加速，相关数据显示，到2030年预计对质子交换膜的需求量将达2640万平，市场空间可达132亿元。PEM电解水制氢方面，绿氢发展呼声高涨背景下，到2030年质子交换膜电解槽装机量约20-25GW，质子交换膜的需求量则有95-170万平，市场空间可达4.8-8.5亿元。

长期以来全氟质子交换膜生产主要集中在美国、日本、加拿大等国家，主要公司包括美国杜邦、陶氏、戈尔公司，日本旭硝子、旭化， 加拿大巴拉德公司。杜邦公司为最早开发利用全氟质子交换膜的公司，2003 年以前，杜邦是能够唯一量产质子交换膜的企业，处于质子交换膜行业的顶尖位置。

我国质子交换膜行业长期处于国产空白状态。2019~2020年，国产的质子交换膜均处于客户送样、测试验证阶段。相关资料显示，车用氢燃料电池质子交换膜市场中，国内生产的膜电极中多数使用Gore的增强复合膜，2019年市占比达90%以上。

目前在质子交换膜技术上相对领先的国内企业是东岳未来氢能、科润等。近年来，有部分企业成功实现了质子交换膜国产化技术突破与批量生产。

2020年11月，东岳150万平米质子交换膜生产线一期工程正式投产。目前，东岳集团拥有全球最完整的燃料电池全氟质子膜产业链，拥有含氟功能膜材料国家重点实验室，形成涵盖原材料、关键中间体、树脂及质子交换膜全方位的完整的知识产权体系。公司目前正筹建第二条质子膜生产线，并且已经与国内 50余家氢燃料电池汽车及其配套企业签订合作意向，以此将建成全球最大的质子膜生产基地。目前东岳DMR100燃料电池膜已满足量产车型需求，并获得IATF16949验证。2020年7月，国家电投集团注册成立武汉绿动氢能能源技术有限公司，建设“国家电投集团华中氢能产业基地及研发中心”项目。根据规划，武汉绿动氢能在2020-2023年建设一期项目，一期项目规划建设质子交换膜研发平台，量产10万平米质子交换膜中试线，年产万套燃料电池电堆生产线和5000套燃料电池系统生产线。2020年12月，全柴动力披露发公开发行股票预案，拟募资资金总额不超过7.5亿元投向氢燃料电池智能制造建设等项目。该项目投入使用后形成质子交换膜、膜电极各20,000平米/年、燃料电池动力系统产能2,000台套/年的生产能力。2021年2月，江苏科润膜材料有限公司举办年产100万平米质子交换膜项目开工奠基仪式。该公司目前有3条质子交换膜生产线，产能30万平方米/年，公司生产的液流电池用质子交换膜，占据国内液流电池用质子交换膜市场70%以上的市场份额；在燃料电池领域正与多家燃料电池企业开展上车验证和大规模推广工作，预计5年内实现500万平米产能。2020年，科润的质子交换膜NEPEM-3015系列配套的燃料电池发动机通过国家机动车产品质量监督检验中心强检。2021年9月，四川东材科技集团股份有限公司发布公告称，拟通过全资子公司广州艾蒙特新材料科技有限公司投资建设“年产50万平米质子交换膜项目”，致力于电解水制氢、燃料电池等领域用质子交换膜的研发和制造。截至目前，该项目处于建设阶段，预计将于2022年9月竣工。
2021年12月，国家电投氢能公司30万平方米质子交换膜生产线投产。该产线是国内首条全自主可控质子交换膜生产线，各个环节不依赖国外零部件和技术，实现了氢燃料电池关键零部件的国产化，打破了国内质子交换膜市场被国外厂家长期垄断的局面。

随着东材科技、泛亚微透等企业的强势入局，国内质子交换膜技术有望很快迎来更大突破，将打破国内氢燃料电池质子交换膜基本依靠进口的局面，实现氢燃料电池关键零部件的国产化。

值得注意的是，国产膜从长远来看是有广阔前景的，但短期内实现大批量进口替代有难度。按照五部委《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》（财建〔2021〕266号）中的奖励积分标准，质子交换膜奖励积分标准为0.25分/辆；文件明确鼓励质子交换膜等关键零部件产业化。从下游企业立场来看，在国产膜验证不充足的情况下，企业一般不会单纯为了拿膜补贴而刻意采用国产膜，如果导致应用出问题就得不偿失，所以他们短期内仍会倾向采用成熟的经过验证的产品。

本文作者：李虹

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