质子交换膜(PEM)广泛应用于燃料电池、电解水制氢、全钒液流电池储能、氯碱工业等领域,全氟磺酸膜(PFSA)质子交换膜是市场主流产品。随着我国氢燃料电池汽车产量的提升,国产质子交换膜替换市场空间十分广阔。国内技术水平与国外尚存差距,但部分企业正在加速布局,有望实现高端突破。
一、质子交换膜基本情况
质子交换膜(Proton Exchange Membrane,PEM)是质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的核心部件,对电池性能起着关键作用。它不仅具有阻隔作用,还具有传导质子的作用。全质子交换膜主要用氟磺酸型质子交换膜;nafion重铸膜;非氟聚合物质子交换膜;新型复合质子交换膜等。质子交换膜(PEM)广泛应用于燃料电池、电解水制氢、全钒液流电池储能、氯碱工业等领域,全氟磺酸膜(PFSA)质子交换膜是市场主流产品。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效,对环境友好且发展最为成熟的燃料电池发电体系,与传统热机发电相比有不可比拟的优势。
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。
从质子交换膜燃料电池上游来看,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;
从质子交换膜燃料电池下游看,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。
二、质子交换膜行业发展现状分析
国产质子交换膜发展正在提速,主要表现从市场应用来看,随着燃料电池的国产化率正在向100%的目标靠近,以武汉绿动氢能能源技术有限公司(下称“武汉绿动”)、东岳未来氢能为优秀代表的产品市场应用在快速扩大。
质子交换膜应用广泛,市场主要由美日企业主导,国产突破在路上。质子交换膜是有机氟化工产业链中技术难度大、附加值高的环节,其原材料为全氟磺酸(羧酸)树脂,在氯碱工业、氢燃料电池、电解水制氢气等领域中是必不可少的关键材料。目前产业化应用的均为全氟质子交换膜,质子交换膜使用的是全氟磺酸树脂,离子膜使用全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂的复合膜,2021年中国质子交换膜行业利润规模达到16.9亿元,同比增长12.7%。