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          “膜王”戈爾的商業化打法
          來源:氫產業網 發表時間:2023-9-15 15:39:14 閱讀:660

          高工氫電/原創

          摘要:細分領域龍頭的決策與修煉。

           

          燃料電池行業在過去十年取得了巨大進展,并有望在未來十年實現更大的飛躍。面向商業化初期,燃料電池供應鏈企業需要在變局中明確發展思路和商業化路徑,抓住氫能變革的機會窗口。

           

          全球質子交換膜領軍者戈爾公司(W. L. Gore & Associates)(點此查看:戈爾,質子交換膜“王者”的煉成)自有成算。依托可持續視角下的戰略決策和創新型產品策略,向內修煉可靠的性能、技術支持,并不斷提升安全性。精明的商業化打法下,戈爾已經踏準燃料電池商業化初期的發展節奏,穩健前行。

           

          ★可持續視角下的戰略決策

           

          隨著全球環境問題的加劇,“可持續發展”成為各國家政府、經濟體的戰略方向。2015年,聯合國193個成員國正式通過了17個可持續發展目標,旨在呼吁全球共同采取行動,使社會、經濟與生態、環境的目標相協調,改善所有人的生活和未來。

           

          這與戈爾一直秉承著的Together, improving life (你我攜手,更美生活)的品牌承諾不謀而合。

           

          戈爾正在推進的可持續發展工作包括具使命感的創新、保護環境和提升對社會的影響等,目前有超過110個項目專注于環境的可持續發展和維持及改善人類福祉。

           

          “這些項目都是專注于環境的可持續發展和維持及改善人類福祉。我們預計到2031年,戈爾在這些領域的創新組合將占新產品營業收入的80%以上。戈爾透露。據其最新發布的2022年企業可持續發展報告顯示,戈爾39%的工廠獲得了ISO 14001環境管理標準認證,碳排放量與2016年的基準相比下降了17%。

           

          為了加強對可持續發展的關注,戈爾創新方案事業部在2021年初成立了新的清潔能源業務團隊。作為部門創新典范,清潔能源業務團隊專注于產品研發和制造,以確保能源更為清潔、更具可持續性并且能效更高,進而提供創新的材料解決方案,助力實現全球碳中和。

           

          戈爾認為,氫能是解決氣候問題的關鍵,也是全球致力于實現更清潔、更環保能源未來的重要催化劑。當前,氫燃料電池技術已在全球商業和工業應用中展現出巨大潛力。然而,要真正與傳統燃燒技術競爭,燃料電池技術必須助力氫能成為更容易獲取、數量更大、質量更高、且成本更低的替代能源。

           

          以領先的創新材料推動燃料電池技術實現規;瘧,正是戈爾的使命所在。

           

          “早在90年代初戈爾就開始開發燃料電池部件,沒有人預料到氫能在20年后會成為能源轉型的重要方向,但我們相信這是一件對社會發展有益的創新事業,看似微小的漸進式行動,卻會成為戈爾未來實現目標的一大步!”戈爾表示。

           

          正是這種刻在品牌基因里的可持續發展理念和具有使命感的創新精神,讓這家公司以氫能應用關鍵材料龍頭的姿態,屹立在氫能源應用發展的時代風口。

           

          目前戈爾的GORE-SELECT®質子交換膜已應用于超過60,000輛燃料電池汽車,涵蓋100多款車型,包括豐田的新一代Mirai、現代汽車的NEXO以及本田的Clarity燃料電池汽車,并已在全球范圍內減少超過200,000噸的二氧化碳排放。

           

          不僅如此,戈爾質子交換膜在不同類型的清潔能源和固定式應用上也成績斐然。例如,GORE-SELECT@質子交換膜近期被應用于松下開發使用純氫燃料電池發電機發電的RE100解決方案示范試驗中,還在松下ENE-FARM系統的技術創新和性能改進方面也發揮了重要作用。

           

          “可持續理念和創新也體現在業務拓展方面,無論是燃料電池車用還是固定式發電,以及其他新應用的探索,都是戈爾一直在推進的事情,希望用我們創新的產品力量去加速燃料電池技術在不同領域的推廣和應用!备隊柋硎。

           

          ★如何推進燃料電池商業化?

           

          燃料電池商業化推廣面臨著電動產品的競爭發展,以及高額的總擁有成本(TCO)等的考驗。但在重量更大或需要更長的里程的車輛——例如商用車和替代柴油的應用時,燃料電池技術有著確定的發展優勢,這也是目前推進燃料電池商業化的重要突破點。

           

          而這些重型長途汽車應用更加強調使用的總擁有成本,包括初始成本、燃料成本、維護和其它運營成本等,更加注重降低運營成本和提高燃料效率,而非初始購買價格。

           

          燃料電池解決方案要實現對柴油發動機的替換,需要逐步實現在總擁有成本上的持平,如降低燃料使用成本、提升效率、降低初始系統成本、延長系統壽命等途徑。

           

          作為PEM供應商,戈爾發現,通過對PEM部件特性的改進,并將它們集成到更加優化的系統控制中,可以最終幫助降低總擁有成本。

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          質子交換膜電阻的降低為例,可以縮小電堆面積,從而有助于降低生產成本,材料成本和系統成本,最終使車輛的初始成本更低;同時,降低質子交換膜電阻還可以提升電堆效率或減少冷卻需求,抑或減少系統尺寸和重量,從而提升車輛效率和增加負載,最終達到降低總擁有成本的目的。

           

          “但從總擁有成本角度考慮,PEM特性優化不可能將各項單一指標都做到極致,如需要對功率密度、氣體滲透性和耐久性的權衡和選擇;此外,不同的終端應用往往對應著不同的總擁有成本優化方案,戈爾的優勢就是幫助客戶推動技術發展的同時最大限度避免妥協,優化系統總擁有成本。”戈爾表示。

           

          為此,圍繞總擁有成本的優化,戈爾質子交換膜產品做出了以下創新:

           

          •戈爾獨特的膨體聚四氟乙烯(ePTFE)和樹脂的進步為PEM性能開創了新的設計空間,可以在不影響氫氣滲透性的情況下,使PEM電阻減少50%;或者在不影響PEM電阻的情況下,使氫氣滲透性降低50%。在實際應用時,戈爾與電堆和系統開發人員合作確定如何平衡PEM電阻與氣體滲透性,從而優化燃料電池汽車制造和設計的總擁有成本;

          •戈爾創新ePTFE增強技術能夠設計出能夠耐受RH循環應力的增強型結構,可以提升質子交換膜的機械耐久性,以提高功率并達到應用的理想使用壽命;

          •戈爾已經開發了幾代不同的添加劑技術,當將其加入PEM中時,可顯著降低因樹脂性能衰減而導致的氟化物釋放率,并顯著延長PEM的使用壽命;

          ……

           

          除了利用創新產品性能降低總擁有成本,推進燃料電池商業化,戈爾依托幾十年來在燃料電池質子交換膜和膜電極組件的生產經驗,通過了ISO 900114001質量體系認證,持續投資產品應用和測試保證產品適用性的深刻理解,并在2020年對PEM產能進行了重大投資,以支持更大的規模經濟,鞏固其供應鏈安全性。

           

          總的來說,我們正置身于一場競賽,來證明燃料電池可以成為替代柴油發動機的可行技術,展示出具有吸引力的總擁有成本來替代柴油動力系統。戈爾正持續提升我們的材料能力,推動燃料電池在交通運輸業的商業化。”戈爾表示。

           

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