近日，世界鉑金投資協(xié)會與英美資源集團聯(lián)合主辦的“2019鉑金及氫能產(chǎn)業(yè)峰會”在上海市浦東中國金融信息中心召開。Hydrogenious Technologies、Loop Energy、擎動科技、雄韜氫雄、重塑科技、格羅夫、賀利氏貴金屬、中海油太原貴金屬等國內(nèi)外氫能、氫燃料及鉑金產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)代表出席會議，就氫能行業(yè)與鉑金的議題進行探討。
大會上，賀利氏貴金屬事業(yè)部-全球研發(fā)與創(chuàng)新負責(zé)人Dr. Philipp Walter表示氫能經(jīng)濟與鉑族金屬(PGMs)市場互相影響，中國將在氫能經(jīng)濟中發(fā)揮主導(dǎo)作用。
根據(jù)中國汽車工程學(xué)會編制的中國節(jié)能和新能源汽車技術(shù)路線圖，中國在2025年將至少有5萬輛氫燃料電池車在路上行駛，而到2030年將達到100萬輛燃料電池車。世界鉑金投資協(xié)會據(jù)此預(yù)測中國氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)對鉑金的需求將高達有16噸。
可見，未來中國氫燃料電池車市場的增長將對鉑金需求產(chǎn)生積極影響。
資料顯示，目前全球每年的鉑金產(chǎn)量約200噸左右，主要應(yīng)用于汽車、工業(yè)、首飾等領(lǐng)域。過去5年，汽車催化劑領(lǐng)域的鉑金需求大約占總需求的37%到41%，其中，燃料電池汽車對鉑的需求量最高。
早期氫燃料電池汽車的鉑用量為30-80 g/輛，鉑消耗量為傳統(tǒng)柴油車的3-8倍。近年來，隨著技術(shù)進步，單車鉑含量有所下降。目前，豐田等第一梯隊車企的氫燃料電池汽車鉑用量為0.17g/kW(約20g/輛)。未來該指標有望進一步降低。據(jù)美國能源局消息，2020年將實現(xiàn)單車鉑用量低至0.125g/kW(約14.7g/輛)，但這一含量仍然高于傳統(tǒng)的柴油汽車耗量。
鉑金適合作為燃料電池汽車的催化劑，因為它能使氫和氧以最佳速率進行反應(yīng)，同時又足夠穩(wěn)定，能夠承受燃料電池內(nèi)部復(fù)雜的化學(xué)環(huán)境和高電流密度，長期有效地發(fā)揮作用。
鉑基氫燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
（注：鉑基氫燃料電池工作原理為利用氫氣通過鉑催化劑，分解成兩個氫離子和兩個電子，通過質(zhì)子交換膜篩選后，電子由負極流向正極形成電流驅(qū)動電機）
但有業(yè)內(nèi)人士指出，使用鉑金作為氫燃料電池催化劑存在兩個問題。一是，全球鉑產(chǎn)量很低，價格高昂，導(dǎo)致氫燃料電池汽車成本居高不下；二是，鉑金催化劑容易“中毒休克”。無論是空氣還是氫氣里面有一氧化碳、氮氧化物或硫化物的話就會中毒，一旦中毒變不出質(zhì)子，電子也就出不來了，而且會在電堆里揮發(fā)不出去，必須從膜里拿下來重新冶煉。這就會影響電堆的壽命。
高工氫電梳理發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外至少有9家公司在從事燃料電池催化劑的研發(fā)，具體如下：
1、Johnson Matthery
Johnson Matthery是全球最大的催化劑公司之一，公司自90年代就開始研究燃料電池及各部件，2000年成立了燃料電池材料公司Johnson Matthey Fuel Cells Ltd，并與全球最大的鉑供應(yīng)商Anglo Platinum建立了長期合作關(guān)系。Johnson Matthey的催化劑產(chǎn)品類型多樣，包括純鉑、合金、含有和不含催化劑載體。
2、田中貴金屬
田中貴金屬從1985年展開燃料電池催化劑研究，在該領(lǐng)域擁有極為深厚的技術(shù)積累。其集結(jié)長年培育的貴金屬催化劑技術(shù)及電化學(xué)技術(shù)，開發(fā)了 PEFC 的陰極(空氣極)用高活性白金催化劑，以及陽極(燃料極)用耐一氧化碳(CO)毒害特性的優(yōu)良白金合金催化劑。憑借出色性能表現(xiàn)和穩(wěn)定的批量供貨，田中貴金屬工業(yè)催化劑產(chǎn)品被應(yīng)用于本田新型燃料電池車Clarity。
3、優(yōu)美科
優(yōu)美科自20世紀80年代末開始開發(fā)用于各種聚合物電解質(zhì)膜（PEM）燃料電池技術(shù)的燃料電池催化劑，產(chǎn)品設(shè)計用于燃料電池車輛、PEM電解和其他基于燃料電池的應(yīng)用。
今年2月，公司宣布將擴大在韓國的燃料電池催化劑生產(chǎn)能力，以支持現(xiàn)代汽車集團以及其他汽車客戶的需求增長。
4、貴研鉑業(yè)
貴研鉑業(yè)是一家從事貴金屬系列功能材料研究、開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營的企業(yè)。公司主營業(yè)務(wù)包括貴金屬特種功能材料、貴金屬高純功能材料、貴金屬信息功能材料及貴金屬環(huán)境及催化功能材料四大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
近年來，公司將研究重心放在貴金屬工業(yè)催化劑，成為國內(nèi)燃料電池催化劑唯一上市標的公司。目前，公司與上海汽車集團在燃料電池催化劑領(lǐng)域合作研發(fā)出的鉑基催化劑已交付于上汽集團。
5、武漢喜瑪拉雅
武漢喜瑪拉雅創(chuàng)立于武漢光谷。為打破國外的技術(shù)壟斷和自主研發(fā)燃料電池核心技術(shù)，2015年，公司與清華大學(xué)簽訂技術(shù)成果轉(zhuǎn)讓合同并在湖北省咸寧市建立了清華喜瑪拉雅氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化基地。
2016年，公司完成催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵材料的研發(fā)和工藝制備。2018年4月，其自主研發(fā)的燃料電池Pt/C催化劑量產(chǎn)技術(shù)取得突破，具備了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件，產(chǎn)能達到5kg/天規(guī)模。量產(chǎn)Pt/C催化劑主要包括40wt%、50wt%、60wt%、70wt%幾種規(guī)格，具有高活性、高穩(wěn)定性、低成本優(yōu)勢，成本大幅降低至同類進口產(chǎn)品的一半。
據(jù)悉，目前公司在清華大學(xué)催化劑制備工藝技術(shù)支持下能日產(chǎn)200g的Pt/C燃料電池催化劑材料。
6、上海濟平
上海濟平新能源科技有限公司成立于2018年8月，公司主要研發(fā)生產(chǎn)燃料電池催化劑和氣體擴散層。據(jù)公司執(zhí)行總裁鄒裕民透露，濟平催化劑技術(shù)是采用獨特鉑化學(xué)與前驅(qū)物處理技術(shù)、特殊碳粒處理法，讓催化劑粒子附著、分散，同時研發(fā)了獨特合成催化劑及熱處理鉑及鉑合金技術(shù)，以達成最佳性能及耐久性。
公司第二代催化劑主要在研制三元鉑合金催化劑。該產(chǎn)品的研發(fā)主要有兩個方向：一是在保持性能基礎(chǔ)上，降低鉑的用量，主要策略是核殼結(jié)構(gòu)合金，鉑粒子只分布于表面，減少浪費；二是增進耐久性，主要策略是三原合金，加入抗腐蝕的貴金屬。
2019年，上海濟平計劃催化劑量產(chǎn)1公斤/天，工廠一期產(chǎn)能規(guī)劃根據(jù)市場需求可擴大為3-5公斤/天。10公斤內(nèi)訂單周內(nèi)可實現(xiàn)產(chǎn)品交付。
7、擎動科技
蘇州擎動動力科技有限公司（以下簡稱：擎動科技）自主研發(fā)催化劑，并將其批量應(yīng)用于公司的核心產(chǎn)品膜電極上。擎動科技總經(jīng)理朱威博士透露，公司鉑碳催化劑的鉑載量已處于領(lǐng)先水平，接下來公司要推出的是鉑鈷催化劑，這款催化劑工藝更加復(fù)雜，能夠在性能提高的基礎(chǔ)上，將鉑載量減少一半。
8、東焱氫能源
南京東焱氫能源科技有限公司主要從事氫燃料電池和工業(yè)催化材料的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，在納米催化劑、納米電極和氫能發(fā)電系統(tǒng)等方面具有核心專利技術(shù)。
公司的 DOIN系列催化劑是以碳黑為載體的Pt基燃料電池電催化劑，具有粒徑小、粒徑分布均勻、電化學(xué)活性面積（ECA）大等特點，主要用于氫燃料電池、直接甲醇燃料電池和電解水制氫。公司可根據(jù)客戶的具體需求，定制特定Pt載量與特定電化學(xué)活性面積的燃料電池催化劑。
9、福達合金
福達合金的主營業(yè)務(wù)為電接觸材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，是我國電接觸材料行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。公司5月25日發(fā)布公告稱，擬出資5000萬人民幣投資設(shè)立全資子公司福達氫能源材料有限公司(暫定名)，開展氫能源材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售等業(yè)務(wù)。
全資子公司成立后，公司擬結(jié)合現(xiàn)有貴金屬回收、貴金屬精煉、冶金加工及粉體制備技術(shù)，將氫燃料電池用金屬極板類產(chǎn)品及貴金屬材料催化劑作為后續(xù)重點研發(fā)方向，積極探索利用現(xiàn)有生產(chǎn)線技術(shù)開發(fā)氫能源材料產(chǎn)品。
針對未來催化劑技術(shù)發(fā)展趨勢，有業(yè)內(nèi)人士判斷：“為適應(yīng)車用燃料電池需求，催化劑還需要不斷提高耐久性，并降低鉑載量。但降低鉑載量，并不意味著催化劑一定會朝非鉑方向發(fā)展。很多試驗表明，非鉑催化劑達不到車用燃料電池的性能及壽命要求。未來10年內(nèi)，非鉑催化劑都難以用到車用燃料電池上。”
“未來，隨著鉑載量的不斷降低，一輛車中的鉑載量僅有幾克，還可以回收?！睒I(yè)內(nèi)人士補充說道，目前國內(nèi)氫燃料電池催化劑已取得一定研究成效，但大批量的生產(chǎn)和回收技術(shù)仍然有待創(chuàng)新和提升。在國家政策大力支持下，國內(nèi)企業(yè)制備高效氫燃料電池催化劑之路仍然充滿了挑戰(zhàn)和機遇。
