预期寿命破2万小时,擎动科技高性能长耐久膜电极新品上市

2025-07-02

一、重磅发布:性能突破与行业瞩目2025年4月28日,擎动科技正式发布新一代(HPM-H211,以下简称

H211)高性能长耐久燃料电池膜电极(MEA)新品,实现燃料电池核心材料领域重大技术跨越。此次发

布的H211膜电极产品,在保持上一代产品1.8W/cm2行业标杆功率密度的同时,实现耐久性突破性提升,

预期寿命可突破20000小时。H211膜电极产品通过高石墨化介孔碳载体、高耐久催化剂、催化层结构设

计等三大核心技术突破,创造性地构建了"性能-耐久"双重优势的技术矩阵,成功破解燃料电池长期存在

的"性能-耐久"平衡难题,给国产氢燃料电池商业化应用奠定坚实基础。

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二、技术亮点:破解行业难题,实现多维升级

1. 载体材料突破:高石墨化介孔碳结构

载体材料采用平均5nm孔径的通孔结构介孔碳载体,介孔碳结构保证铂颗粒锚定在浅孔区域,避免离聚物覆盖活性位点导致的磺酸根毒化;短程介孔通道显著降低氧气扩散阻力,使质子与氧气快速传输至催化剂表面,提升三相界面的反应物接触效率,显著提升催化剂的催化活性及反应效率。介孔碳载体的高石墨化程度可提升载体在恶劣工况下的抗腐蚀能力从而抑制孔结构坍塌,介孔的限域作用有效抑制Pt的迁移及熟化过程,在长时间运行过程中维持良好的催化剂负载结构及催化层孔隙结构。载体耐久性提升至原来的两倍以上,提升膜电极在不同工况下的使用寿命。

擎动H211膜电极DOE载体加速耐久80度1000圈以后,ECSA面积减小4.26%,1.5A/cm2电压降低11 mV;德国长耐久催化剂膜电极加速耐久1000圈后,ECSA面积减小4.42%,1.5A/cm2电压降低48 mV。

2. 自研高耐久催化剂:精准粒径调控

铂基催化剂的粒径大小直接影响其质量比活性(MA)与电化学活性面积(ECSA)。研究表明,当Pt纳米颗粒粒径控制在3-5 nm时,MA达到峰值,粒径过小(<2 nm)会导致表面能过高,易引发奥斯瓦尔德熟化(小颗粒溶解-大颗粒再沉积)。通过控制还原过程中动力学和热力学条件精准调控铂颗粒尺寸在3.0-3.4nm,平衡催化剂活性与催化剂耐久性。对反应条件的精准控制同时实现了粒径的均一分布,粒径分布小于0.4nm,催化剂颗粒更均匀,不易团聚,能够在反应过程中保持稳定的催化性能。结合介孔碳的限域效应,催化剂耐久提升至原来的4倍以上,实现了催化剂的高性能与长耐久平衡。

擎动H211膜电极DOE催化剂加速耐久3万圈后,ECSA面积增加3.28%,0.8A/cm2电压仅降低5mV;德国长耐久催化剂膜电极加速耐久3万圈后,ECSA面积下降3.80%,0.8A/cm2电压降低13mV。擎动H211膜电极IEC催化剂加速耐久工况(0.6-1.0V)10万圈后,ECSA面积仅减少8.10%,0.8A/cm2电压仅降低22mV。

3. 更优膜电极设计:高效三相界面

通过催化层独特设计、溶剂极性程度的调节以及高均质浆料分散技术,调控离聚物在催化剂表面的含量以及分布情况,从而构筑高效三相界面,使催化层具备高离子传导效率及低氧传质阻力,保障膜电极的高性能。同时,H211自研高耐久催化剂的使用大幅提升了膜电极耐久性,预计膜电极使用寿命可达20000小时。

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通过优化膜电极设计结合使用自研催化剂,擎动H211膜电极在2.0A/cm2下性能可达0.707V,在2.5A/cm2下性能可达0.683V;德国长耐久催化剂膜电极在2.0A/cm2下性能为0.671V,在2.5A/cm2下性能为0.638V。

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将膜电极进行DOE重卡工况测试,该工况采用氢空条件,堆温90℃,阴阳极湿度100%,压力250kPaabs,进行0.675 V(5 秒)和 0.925 V(10 秒)之间的方波循环。加速耐久2.4万圈后,擎动H211膜电极2.5A/cm2电压仅降低27 mV,德国长耐久催化剂膜电极2.5A/cm2电压降低91 mV。


三、研发积淀:从技术创新到工业级可靠性

擎动科技由国家高层次海外人才朱威博士领衔创立,是国内稀缺的自主研发、设计、生产催化剂,并将

批量搭载至膜电极上的燃料电池核心关键材料制造商。公司自主完成多款催化剂和膜电极产品的技术研

发,目前共获得发明专利54项,实用新型专利34项,以及一项PCT发明专利。公司于2019年自主研发出

国内首套“卷对卷直接涂布法”膜电极产线,该产线可做到高精准间歇涂布、高效MEA封装、高精度调节

涂层厚度,实现涂层厚度偏差<1 um,活性组分含量波动<1%,产品性能和寿命优秀,获得100余家国

内外客户的一致认可。此次发布的H211膜电极,凝聚了团队在材料开发、配方设计、浆料制备、涂布

工艺等环节的多年技术积累,标志着国产燃料电池核心材料技术已逐步向国际先进水平看齐。


四、行业意义:推动燃料电池市场从示范应用向市场化应用进化

燃料电池行业正经历从技术竞赛向市场化应用的深刻蜕变。发展初期,行业聚焦于膜电极性能的技术比拼,

功率密度与效率成为核心竞争指标。然而,当产业从示范阶段迈入商业化深水区,耐久性逐渐成为决定商

业化成败的核心壁垒。市场化应用场景要求燃料电池在复杂工况下实现长期稳定运行,作为核心部件的膜

电极,其耐久性直接关乎系统全生命周期成本与运行可靠性。通过材料配方优化与制备工艺升级,在降低

质子交换膜与催化剂衰减速率的同时,显著延长组件使用寿命,成为行业技术攻关的重点方向。当前,行

业竞争维度已从单一性能指标比拼,转向综合性能与耐久性的双重较量,耐久性不足的产品将在市场筛选

中面临淘汰。膜电极企业需在技术创新中精准把握性能与耐久性的平衡,以满足市场化应用对燃料电池长

期稳定性的严苛要求,推动行业从技术突破迈向可持续发展的新阶段。

随着技术迭代加速与产业链协同深化,氢能产业的 "黄金时代" 正悄然拉开序幕。未来,擎动科技将进一步

强化与产业链上下游的深度合作,聚焦高性能长寿命催化剂及载体材料研发、催化层结构优化等核心方向,

持续推进技术更新迭代。公司将以自主创新为驱动,全力推进膜电极关键技术的自主可控与国产化进程,

为构建中国氢能产业绿色生态体系贡献专业力量。