作為車用燃料電池核心材料，質(zhì)子交換膜技術(shù)門檻極高。全球燃料電池汽車發(fā)展多年以來，國(guó)內(nèi)外很多企業(yè)投入過質(zhì)子交換膜的研發(fā)生產(chǎn)，但大多因?yàn)楦鞣N各樣的原因或停滯或放棄該業(yè)務(wù)，能夠長(zhǎng)期堅(jiān)持下來的寥寥無幾。如今全球發(fā)展燃料電池汽車愿景日漸清晰，質(zhì)子交換膜市場(chǎng)前景逐漸明朗，企業(yè)該如何把握這新一輪的發(fā)展機(jī)遇？
戈?duì)柍闪⒂?958年，是一家以材料科技為本的全球性公司，從發(fā)明GORE-TEX®面料推動(dòng)戶外服飾行業(yè)革新，到創(chuàng)造醫(yī)療器械改善生活、拯救生命，以及在航空航天、醫(yī)藥和移動(dòng)電子等行業(yè)中實(shí)現(xiàn)更出色的產(chǎn)品性能等。公司總部位于美國(guó)特拉華州紐瓦克市，在全球擁有約9500名員工，年收入逾35億美元。
在車用燃料電池質(zhì)子交換膜領(lǐng)域，戈?duì)杽?chuàng)造性地發(fā)明ePTFE(膨體聚四氟乙烯)的專有增強(qiáng)膜技術(shù)，所以核心產(chǎn)品GORE-SELECT®PEM具有超薄、耐用、高功率密度的特性，與全球領(lǐng)先的新能源汽車制造商和燃料電池公司有著廣泛而深入的合作。豐田MIRAI、現(xiàn)代NEXO和本田CLARITY等都采用戈?duì)柈a(chǎn)品，被認(rèn)為是滿足汽車應(yīng)用挑戰(zhàn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
從技術(shù)和工藝來看，戈?duì)栔阅軌蛞I(lǐng)全球車用質(zhì)子交換膜的發(fā)展，主要源于四點(diǎn)：1、質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)是通過酸性的有電阻功能的氟磺酸離聚體樹脂，戈?duì)栐诮甑难邪l(fā)過程中，篩選和評(píng)測(cè)眾多不同特性離聚體，找到最佳方案，適應(yīng)不同工況條件的需求；
2、作為ePTFE膜的發(fā)明者和領(lǐng)導(dǎo)者，戈?duì)柨梢宰匀绲貙?duì)膜微觀機(jī)構(gòu)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，獨(dú)特的ePTFE膜微觀結(jié)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)氟磺酸離聚體的最佳性能；
3、耐久性是車用質(zhì)子交換膜的一大技術(shù)瓶頸，而戈?duì)柲ぜ夹g(shù)打破了傳統(tǒng)質(zhì)子交換膜質(zhì)子傳導(dǎo)性和耐久性的矛盾。其通過特殊的膜結(jié)構(gòu)選擇來達(dá)到很高的機(jī)械強(qiáng)度，降低溶脹，同時(shí)優(yōu)選的助劑配方實(shí)現(xiàn)極強(qiáng)的化學(xué)耐久性，使質(zhì)子交換膜持久地保持高性能；
4、規(guī)模化生產(chǎn)、批量穩(wěn)定性和質(zhì)量均一性是車用質(zhì)子交換膜的關(guān)鍵。戈?duì)栕灾餮邪l(fā)的生產(chǎn)流程和工藝，特別是百萬平米級(jí)別的連續(xù)生產(chǎn)線是質(zhì)子交換膜技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，成為其產(chǎn)品走向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的保證。
從產(chǎn)品來看，戈?duì)栐鰪?qiáng)型質(zhì)子交換膜每年出貨量達(dá)幾十萬平米，且逐年遞增中。目前公司出貨量較多的是18μm、15μm的質(zhì)子交換膜。在超薄膜應(yīng)用提速的形勢(shì)下，戈?duì)?μm超薄膜也得到客戶的好評(píng)。雖然超薄膜技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于同行，但戈?duì)枌?shí)驗(yàn)室里已經(jīng)儲(chǔ)備了5μm乃至更薄膜的技術(shù)能力，正等待合適的產(chǎn)業(yè)化時(shí)機(jī)。
高工氫電了解到，目前下游客戶對(duì)超薄膜很感興趣，主要原因在于超薄增強(qiáng)膜大大降低質(zhì)子傳導(dǎo)阻力， 降低歐姆極化，提高電堆功率密度。同時(shí)超薄的設(shè)計(jì)更加有利于水氣的傳導(dǎo)，特別是在低濕條件下，提升整個(gè)電堆的運(yùn)行性能。超薄膜還意味著原料更節(jié)省，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，開發(fā)者可以開發(fā)更簡(jiǎn)單更低成本的系統(tǒng)。”
超薄膜要實(shí)現(xiàn)更好的性能，技術(shù)難度比尋常膜大得多。而戈?duì)朑ORE-SELECT®PEM 是基于ePTFE (膨體聚四氟乙烯)增強(qiáng)的超薄高耐久離子交換膜技術(shù)。該技術(shù)的亮點(diǎn)是通過超薄(可低于10微米)增強(qiáng)設(shè)計(jì)(獨(dú)特的ePTFE 微觀結(jié)構(gòu))和特殊的原材料(氟磺酸離聚體以及助劑配方)，提高燃料電池質(zhì)子傳導(dǎo)性能，提升功率密度，增強(qiáng)機(jī)械和化學(xué)耐久性，延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)在車輛使用環(huán)境下的壽命。
經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，戈?duì)?μm膜的化學(xué)耐久性和壽命比肩18μm膜。其在保證膜質(zhì)子傳導(dǎo)性能的情況下極大地降低了膜溶脹失效，化學(xué)降解失效，特別是在高溫低濕的環(huán)境下。同時(shí)戈?duì)柾ㄟ^膜的特殊微觀機(jī)構(gòu)，有效降低滲氫率，同時(shí)不影響質(zhì)子通過效率，這大大提高了系統(tǒng)的燃料效率。
從產(chǎn)線建設(shè)來看，戈?duì)柎蛟炝巳蚴讞l符合汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)線，位于日本岡山市，設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)數(shù)百萬平米/年，采用最新一代工藝設(shè)計(jì)，滿足整車企業(yè)嚴(yán)苛的質(zhì)量要求，能夠顯著降低生產(chǎn)不可控因素及人力成本。
從下游應(yīng)用來看，20多年來，戈?duì)柕谋∧ぴ陬I(lǐng)先的整車廠以及全球數(shù)以萬計(jì)的車輛(包括乘用車、商用車、叉車等)、無人機(jī)、便攜式和固定式發(fā)電、儲(chǔ)能等應(yīng)用中已經(jīng)得到廣泛驗(yàn)證。
車用燃料電池質(zhì)子交換膜方面，目前全球領(lǐng)先的燃料電池汽車制造商均選用戈?duì)柲ぷ鳛槲ㄒ还?yīng)商應(yīng)用到其量產(chǎn)車型上，比如豐田MIRAI、本田CLARIFY、現(xiàn)代NEXO、上汽FCV系列等。同時(shí)，戈?duì)柡蛧?guó)內(nèi)其他眾多整車企業(yè)、系統(tǒng)制造商也在進(jìn)行大量合作。
