2.5倍功率密度，15000小時(shí)使用壽命！Advent宣布HT-PEM膜電極組件技術(shù)取得重大突破

Advent Technologies Holdings，Inc.（NASDAQ:ADN）是燃料電池和氫技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型領(lǐng)導(dǎo)者，今天宣布其膜電極組件（“Advent MEA G2”）技術(shù)在性能上取得重大突破。Advent MEA G2技術(shù)已經(jīng)提供測(cè)試，以選擇汽車和航空航天工業(yè)的戰(zhàn)略合作伙伴。它是在L'Innovator的框架內(nèi)開發(fā)的，L'Innovator是該公司與美國(guó)能源部洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（BNL）和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目。

HT-PEM（高溫質(zhì)子交換膜）燃料電池技術(shù)可以在船上使用綠色電子燃料（綠色甲醇）、可再生天然氣或氫氣。此外，HT-PEM燃料電池在熱管理方面效率很高，在極端環(huán)境條件下具有很高的彈性。傳統(tǒng)的HT-PEM MEAs的問題在于，與LT-PEM燃料電池相比，它們表現(xiàn)出低功率密度和低壽命。Advent一直在開發(fā)G2 MEA以克服這些問題。

采用LANL技術(shù)開發(fā)的MEA現(xiàn)已進(jìn)入第二代（“Advent MEA G2”），與最先進(jìn)的“Legacy MEA”相比，取得了以下結(jié)果：

1、2.5倍功率密度vs傳統(tǒng)MEA

Advent MEA G2理想工作溫度為160℃，標(biāo)稱功率為0.35W/cm2 (0.58V@0.60A)，而傳統(tǒng)MEA為0.14W/cm2。Advent MEA G2顯示了在壓力（1bar-2bar）下運(yùn)行時(shí)發(fā)電的進(jìn)一步潛力。Advent的目標(biāo)是在G3版本的MEA中實(shí)現(xiàn)0.7W/cm2的性能，目標(biāo)是0.7V@1A帶壓力。

Advent MEA G2的功率密度仍然低于LT-PEM MEA，但由于在機(jī)載使用液體燃料/電子燃料，不攜帶壓縮氫氣，并且消除了水管理和復(fù)雜的熱管理組件，因此系統(tǒng)更簡(jiǎn)單。預(yù)計(jì)Advent MEA開發(fā)的HT-PEM燃料電池將在成本和重量上與LT-PEM相當(dāng)，同時(shí)解決LT-PEM技術(shù)的重大缺點(diǎn)。特定的固定式、便攜式、船用和離網(wǎng)電源應(yīng)用是Advent MEA G2的理想選擇。

Advent首席戰(zhàn)略官Chris Kaskavelis博士表示：

“離網(wǎng)、便攜式電力和海洋領(lǐng)域需要一種液態(tài)綠色燃料，比如綠色甲醇，用壓縮氫使這些行業(yè)脫碳的效率非常低。我們?cè)陔x網(wǎng)環(huán)境、建筑和海洋中看到了許多應(yīng)用，在這些環(huán)境中，由于經(jīng)濟(jì)或安全原因，氣態(tài)氫是不可能提供的。使用綠色甲醇（一種優(yōu)秀的綠色液態(tài)氫載體）可以使HT-PEM燃料電池打破惡性循環(huán)。我們可以用綠色氫使這些行業(yè)脫碳，而不需要投資過于昂貴的氫運(yùn)輸、分配和液化基礎(chǔ)設(shè)施。這對(duì)交通行業(yè)也有很大的好處。隨著新款A(yù)dvent MEA的問世，我們?cè)O(shè)想基于燃料的HEV（帶有HT-PEM燃料電池的混合動(dòng)力汽車）將完全綠色環(huán)保，使用小型電池，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離行駛，并可選擇充電或再加注。我們可以在任何現(xiàn)有的燃料站重新填充綠色甲醇，這是一種綠色的凈零氫載體，并重新利用現(xiàn)有的液體燃料運(yùn)輸和儲(chǔ)存基礎(chǔ)設(shè)施。我們正在與世界上一些最大的汽車制造商進(jìn)行技術(shù)評(píng)估，并渴望在2025年進(jìn)入聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目。”

2、生命周期改善與終身改進(jìn)MEA的巨大潛力

Advent MEA G2是一種低磷酸、高性能的MEA，有望增加燃料電池系統(tǒng)的使用壽命。

Advent的首席技術(shù)官、2024年美國(guó)能源部研發(fā)獎(jiǎng)的獲得者Emory DeCastro表示：

“系統(tǒng)的生命周期最終取決于數(shù)百個(gè)工程設(shè)計(jì)因素、決策和操作過程，但是彈性MEA是必須的。”

“在高功率輸出下工作時(shí)，Advent MEA的降級(jí)速度降低了4倍（4.1μV/min vs 16μV/min)，比以前的HT-PEM系統(tǒng)（包括Advent的1200個(gè)部署系統(tǒng)）中使用的傳統(tǒng)MEA要好。結(jié)合出色的啟動(dòng)/關(guān)閉穩(wěn)定性（0.02mV/周期損耗 vs 0.50mV/周期損耗，或提高25倍），我們預(yù)計(jì)該燃料電池系統(tǒng)即使在極端條件下也能輕松超過10000小時(shí)的使用壽命，很快就能達(dá)到15000小時(shí)的使用壽命。”

3、優(yōu)越的散熱和管理性能

LT-PEM的大規(guī)模市場(chǎng)滲透受到散熱性能差的限制，特別是當(dāng)環(huán)境溫度超過35℃時(shí)。

Emory DeCastro說：

“簡(jiǎn)而言之，在炎熱的天氣里我們無法在沒有散熱器或冷卻系統(tǒng)的情況下在亞利桑那州或印度駕駛卡車，也無法使用LT-PEM燃料電池驅(qū)動(dòng)飛機(jī)，2025年，美國(guó)能源部的重型機(jī)動(dòng)車輛（275kW功率）的散熱目標(biāo)是3.3kW/°C的ΔQ/T，這對(duì)于經(jīng)濟(jì)高效、安全和簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)行至關(guān)重要。LT-PEM系統(tǒng)的當(dāng)前性能約為3.6kW/°C，基本問題是，當(dāng)使用低溫MEA時(shí)，物理上不可能提高這一指標(biāo)。Advent的系統(tǒng)在160-180°C的最佳工作溫度下已經(jīng)超過了美國(guó)能源部的散熱目標(biāo)，達(dá)到了1.1kW/°C的ΔQ/T。當(dāng)我們考慮實(shí)際條件下的完整系統(tǒng)級(jí)操作與理想條件下的僅堆疊時(shí)，我們認(rèn)為HT-PEM技術(shù)更優(yōu)越，并為電池不足行業(yè)的大規(guī)模采用提供了一條途徑。”

商業(yè)進(jìn)步：

Advent公司已經(jīng)將Advent MEA G2用于美國(guó)陸軍Honeybadger項(xiàng)目及其在固定、汽車、船舶和航空航天領(lǐng)域的所有技術(shù)評(píng)估和聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目。該公司正在設(shè)計(jì)和開發(fā)基于Advent MEA G2的下一代燃料電池堆，目標(biāo)是將功率密度性能提高2倍，與傳統(tǒng)的HT-PEM系統(tǒng)相比，壽命延長(zhǎng)3倍。Advent將邀請(qǐng)業(yè)界領(lǐng)先的OEM合作開發(fā)完整的燃料電池系統(tǒng)解決方案，利用Advent的MEA、燃料電池堆和公司在系統(tǒng)開發(fā)方面的專業(yè)知識(shí)。Advent公司打算只生產(chǎn)MEA和燃料電池堆，而不是針對(duì)每種應(yīng)用而生產(chǎn)變化很大的完整系統(tǒng)。

Advent董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官Vasilis Gregoriou表示：

“我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了MEA性能，這將使領(lǐng)先的原始設(shè)備制造商能夠制造出至少三倍壽命的燃料電池，并具有兩倍于我們以前系統(tǒng)的功率密度。”

“我們的目標(biāo)是使原始設(shè)備制造商能夠以低于0.1美元/KWh的資本支出生產(chǎn)使用eFuels（如綠色甲醇）的燃料電池系統(tǒng)。如果我們加上綠色甲醇（包括在過渡階段，低成本的甲醇）的成本，我們就有了一個(gè)極具競(jìng)爭(zhēng)力的綠色解決方案，在成本方面勝過柴油發(fā)電機(jī)組和內(nèi)燃機(jī)。我們已經(jīng)多次看到，盡管全球需要脫碳，但取得進(jìn)展的解決方案是低成本的，這就是我們想要的HT-PEM。OEM合作伙伴關(guān)系對(duì)于加快下一階段的商業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，我們將把業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)放在那里。”