8月19日，在武汉经开区民营科技工业园，武汉理工氢电科技有限公司一派忙碌。恒温洁净生产车间内，国内首条自动化膜电极生产线开足马力，一张张薄如报纸的黑色薄膜来回穿梭、组装。
“这是我们自主研发生产的CCM型膜电极，已在国内1000多辆主流氢燃料电池商用车上实现批量应用，并出口至美国、德国、韩国等10多个国家和地区，实现了国产膜电极对国际垄断的反向输出。”武汉理工氢电总经理田明星说。
16年磨一剑实现膜电极国产化
膜电极是电堆里氢能转化为电能的反应场所，它由催化层、质子交换膜、气体扩散层及密封结构组成，被誉为燃料电池的“芯片”。
质子交换膜。
“一个电堆大概有3、400片膜电极，不仅成本占到电堆的60%以上，其性能更直接决定了氢燃料电池的应用表现。” 田明星说。
长期以来，由于新型膜电极量产制备技术被美国、日本等相关企业垄断，我国在这一领域几乎全部依赖进口，价格昂贵且供货周期长，成为制约燃料电池商业化的“卡脖子”难题。
武汉理工氢电打破了这一局面。作为我国最早从事膜电极研发生产的企业，早在2006年，武汉理工氢电就致力于燃料电池零部件——膜电极（MEA）的技术自主化和大规模产业化。与武汉理工大学潘牧教授团队合作完成的“低铂、高效燃料电池膜电极组件制备技术及应用”项目，获得湖北省技术发明奖一等奖，并在武汉经开区进入规模化产业应用。
武汉理工氢电的膜电极自动化生产线。
田明星介绍，与传统膜电极相比，武汉理工氢电的CCM型膜电极，电流密度、功率密度均大幅提升，膜电极使用寿命增加到18000小时，贵金属铂的用量反而从每平方厘米0.8毫克降至每平方厘米0.4毫克，“这大大降低了燃料电池电堆的生产成本，为我国氢能产业发展提供了有力支撑。”
与此同时，在国家科技支撑计划项目的支持下，武汉理工氢电还自主开发了国内首条膜电极自动化生产线，将膜电极从最初的单片生产升级到自动化生产，年产能提高5倍以上。2019年6月，基于该成果的产线建成投产，累计销量突破200万片，产品占据国内自主燃料电池市场主要份额。
“特别是北京冬奥会上，数百辆搭载北京亿华通燃料电池系统的氢能大巴成功上路，圆满完成各项保障任务，其中作为燃料电池系统核心部件的膜电极，就来自武汉理工氢电。”田明星说。
目前，武汉理工氢电已成为全球第5大膜电极生产商。自主开发的CCM膜电极，2007年获得美国燃料电池备用电源公司的认证，成功打入美国市场，为沃尔玛、亚马逊等大型仓储基地装备了数万台燃料电池物流叉车。此后，又相继拓展到德国、法国、韩国等多个国家和地区，充分展示了国产膜电极的竞争力。
明年膜电极产能将扩大5至6倍
除了在车用膜电极领域保持领跑外，近年来，武汉理工氢电不断拓展产品范围，自主研发面向制氢领域的PEM电解水膜电极。
技术人员正在膜电极自动化生产线上进行操作。
田明星告诉湖北日报全媒记者，作为未来国家能源战略的重要组成，氢能产业远不只有“用”氢的环节，上游“制”氢也同样重要。根据预测，实现2060年碳中和目标，我国氢气的年需求量将达到1.3亿吨，其中可再生能源制氢(绿氢)规模有望达到1亿吨。
“这为可再生能源PEM电解水制氢设备发展带来契机，而膜电极，正是PEM电解水制氢设备中的重要部件。”田明星说，目前，国内PEM电解水制氢的膜电极还多为进口，价格昂贵、成本较高，影响了PEM电解水制氢技术的大范围应用。
为实现国产化替代，2016年，武汉理工氢电率先启动研发。自主开发的全新一代PEM电解水膜电极，具有高性能、高耐久性、高可靠性和强环境适应性、抗反极、低温冷启动等优点，目前已开始小批量生产。除了向国内多家PEM电解水制氢设备企业供货外，还出口至欧洲市场。
凭借深厚技术积累，站上氢能“风口”的武汉理工氢电正迎来快速发展。“未来两个月的订单已全部排满，今年上半年销售收入同比增长了90%。”
武汉理工氢电还正抓紧打造国内领先的燃料电池零部件产业基地。投资2亿元的新基地将于年内启动建设，明年年底正式投产。新基地占地约30亩，将上马两条自动化膜电极产线，既可生产车用膜电极，也能生产电解水膜电极。达产后，年产能将扩大5－6倍，产品可同时满足1至2万辆氢燃料电池汽车的需求，全面助力我省千亿氢能产业集群建设。
（湖北日报全媒记者谢慧敏）
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