在全球能源转型与“双碳”目标驱动下,氢能作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效的二次能源,正逐步成为全球能源转型和应对气候变化的重要战略方向。作为国家重点发展的未来产业,氢能产业链已经被纳入陕西省34条工业重点产业链和西安市19条重点产业链,展现出蓬勃生长活力。
7月25日,西安市组织新华社、中国日报等19家中省市主流媒体集中调研采访我市氢能产业发展情况,当日,采访团一行来到西安经开区稀有金属材料行业龙头企业西部金属材料股份有限公司(以下简称“西部材料”),感受西安市“围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链,前瞻布局战略性新兴产业,培育发展未来产业”的生动实践。
“大家可能首先有个疑问,西部材料是一家钛锆金属研发制备的高科技企业,为什么会将氢能作为公司重点布局的未来产业之一?关键点便在于钛金属。”西部材料联合技术中心主任助理、氢能事业部负责人李禹辰解释道,“pem电解水服役环境为高电压加酸性条件,比钛便宜的材料不适应环境,比钛更贵的性价比不高,因此目前,在pem电解水制氢中,只能用钛作为极板材料和纤维毡扩散层材料,电解槽中约70%的成本来自钛部件。”
作为陕西钛产业链链主企业,西部材料在技术研发、精密加工、高端装备制造等方面都处于国内领先地位。核心技术在手,西部材料敏锐发现了氢能这个新产业的风口,于2018年整合集团内部氢能材料资源建立氢能关键材料工程研究中心。2022年西部材料获批西安市氢能关键材料与装备工程研究中心,并于2024年获批陕西省氢能产业链主企业,同时成立氢能事业部。
工作人员从630吨精密冲压机上取下刚制作好的钛极板
立足自身稀有金属产业优势和技术优势,西部材料破解了国外“卡脖子”难题,自主研发了性能对标日本进口钛箔的氢燃料电池用0.1毫米厚精密钛箔,价格仅为日本同类产品的1/4左右,同时自主开发了多工步渐进冲压技术和低成本高性能涂层技术,目前西部材料的钛双极板比不锈钢双极板轻1倍、寿命长4倍,而成本仅为日本同类产品的1/3。
此外,西部材料研发的“三峰结构”复合气体扩散层,将钛粉末与纤维毡完美结合,既解决了传统材料“强度高则孔隙率低、传质效率高则易变形”的难题,又让电堆电流密度显著提升,使西部材料成为业内唯一能批量供应大尺寸微孔扩散层的企业。
随着几年的迅猛发展,现在的西部材料,仅氢能关键材料与装备工程研究中心便有专职博士和硕士100余人,并与西安交大、西北工业、华中科技等大学建立了密切合作关系,依托西安人才密集、技术领先的特点,在氢能制取、运输、应用等关键领域实现了技术突破。
陕西钛加工量占全国约60%,但长期“两头在外”——原料在外、市场在外,这曾是本地钛产业的痛点。而氢能的兴起,让西安找到了破局的突破口。
钛极板是电解堆的核心材料部件,根据不同应用场景在涂层、型号、样式和制作工艺上又有所区别,这些产品大多一直以来都由不同企业研发生产,良品率和电解效率往往达不到标准。西部材料通过延伸产业链应用钛材,以高质量的钛基材和镍基材为基础,成功开发了燃料电池用精密钛箔、低成本高性能钛双极板、微孔泡沫镍毡、自支撑活性电极等一批市场领先产品,并已与亿华通、雄韬股份等头部企业开展深度合作。
西部材料氢能委员会主任刘咏自豪地说:“目前我们是全球唯一一家从海绵钛到钛的双极板,全流程自主可控的氢燃料电池关键零部件供应商,可以为相关企业提供一体化尊龙凯时平台的解决方案。”
全流程参与让产品性能、成本及适配性更优,也让西部材料在制氢行业逐渐有了话语权。“目前我们已经参与了氢能源利用钛材的标准的制定,这对于我们今后的钛材应用,有更好的标准和指导作用,接下来我们要把双极板的规模做大,在‘十五五’期间要达到1000万片的产量,气体扩散层产能规模预计达到5万平方米。”刘咏表示。
pem电解堆多层部件示意图
如今,氢能产业已成为西安市未来产业发展的新名片。西安经开区也抢抓清洁能源发展新机遇,支持区内西部材料、凯立新材料、泰金新能、菲尔特等代表企业,以氢能关键材料研发与生产为切入点,布局电解水制氢、甲醇重整制氢、氢燃料电池等领域,目前各企业在催化材料、电极材料、扩散层等领域已具备较好的发展基础。
据悉,随着西安经开区氢能关键材料研发与生产能力加快提升,未来还将尝试打造氢能关键材料产业集群,推动西安向全国氢能产业集聚高地稳步迈进。