Advent Technologies宣布其膜电极组件技术取得突破 有望提高车用燃料电池性能

盖世汽车讯 据外媒报道，燃料电池和氢技术领域创新公司Advent Technologies宣布其膜电极组件（Advent MEA G2）技术取得了重大的性能突破。该Advent MEA G2技术已提供给选定战略合作伙伴（包括汽车和航空航天行业）进行测试。这是在L'Innovator框架内开发的。L'Innovator是该公司与美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）、布鲁克海文国家实验室（BNL）和国家可再生能源实验室（NREL）的联合开发项目。

（图片来源：Advent）

高温质子交换膜（HT-PEM）燃料电池技术可以使用绿色eFuel（电子燃料，eMethol）、可再生天然气或氢。此外，HT-PEM燃料电池的热管理效率高，并且在极端环境条件下具有高度的弹性。传统高温质子交换膜膜电极组件（HT-PEM MEA）的问题在于，与低温质子交换膜（LT-PEM）燃料电池相比，它们的功率密度低且寿命短。Advent一直在开发G2 MEA以克服这些问题。

利用LANL技术开发的MEA现已发展到第二代（Advent MEA G2），与最先进的“传统MEA”相比取得了以下成果：

1. 与传统MEA相比，功率密度提高2.5倍

Advent MEA G2在理想工作温度（160℃）下的标称功率为0.35W/cm2（0.58V@0.60A），而传统MEA为0.14W/cm2。当在压力（1bar-2bar）下运行时，该Advent EMA G2表现出进一步的发电潜力。Advent的目标是使G3版本MEA实现0.7W/cm2的性能，并在压力下实现0.7V@1A。

Advent MEA G2的功率密度仍然低于LT-PEM MEA，但使用液体燃料/eFuel（甲醇/eMethanol）具有诸多优势，它不携带压缩氢气，并且无需水管理和复杂的热管理组件，因此系统更加简单。预计利用Advent MEA开发的HT-PEM燃料电池将在成本和重量上与LT-PEM相当，同时克服了LT-PEM技术的重大缺点。特定的固定式、便携式、船用和离网电源应用非常适合使用Advent MEA G2。

Advent首席战略官Chris Kaskavelis博士表示：“离网、便携式电源和海洋领域需要像eMethanol这样的液体绿色燃料，这些行业如果使用压缩氢气的话，脱碳效率非常低。我们在离网环境、建筑物和海洋中看到了许多应用，其中由于财务或安全原因而无法输送氢气。但使用eMethanol（一种出色的液态绿色氢载体）可以让HT-PEM燃料电池打破恶性循环。我们可以使用绿色氢来帮助这些行业脱碳，而无需投资昂贵的氢气运输、分配和液化基础设施。这对移动出行行业也大有益处。借助新的 Advent MEA，我们构想基于eFuel的HEV（带有HT-PEM燃料电池的混合动力电动汽车），它们完全是绿色的，使用小型电池即可实现长距离行驶，并可选择充电或再填充。我们可以在现有燃料站重新填充eMethanol，这是一种绿色的净零氢载体，并重复使用现有的液体燃料运输和储存基础设施。我们正在与一些全球最大的汽车制造商进行技术评估，并渴望在2025年转向联合开发计划。”

2. 与传统MEA相比，使用寿命具有明显提升的潜力

Advent MEA G2是一款低磷酸、高性能MEA，有望延长燃料电池系统的使用寿命。Advent首席技术官Emory DeCastro表示：“系统的寿命最终取决于数百个工程设计因素、决策和操作过程，但弹性MEA是必须的。当在高功率输出下工作时，比起之前HT-PEM系统（包括Advent的1200个部署系统）中使用的传统MEA，Advent EMA的性能下降速度要慢4倍（4.1µV/min. vs. 16µV/min.）。结合出色的启动/关闭稳定性（0.02mV /周期损耗vs 0.50 mV损耗，或提高25倍）时，预计即使在极端条件下运行，燃料电池系统也将轻松超过10000小时的寿命，很快就能运行15000小时。”

3. 卓越的散热和管理性能

LT-PEM向大规模市场扩张受到影响，要归因于其散热（heat rejection）性能差，特别是当环境温度超过35℃时。Emory DeCastro表示：“2025年，美国能源部设定的重型车辆（275 kW功率）散热目标是ΔQ/T为3.3 kW/ ℃，这对于实现经济高效、安全和简化系统运行十分重要。LT-PEM系统的当前性能约为3.6 kW/℃，基本问题是当使用低温MEA时，不可能从物理上提高这一指标。Advent的系统在160-180℃的最佳运行温度下已经超过了美国能源部的散热目标，实现了1.1 kW/ ℃的ΔQ/T。考虑到现实世界条件下的完整系统级操作与理想条件下仅堆栈操作，我们认为HT-PEM技术更为优越，并为电池不足的行业提供了大规模采用途径。”

商业进展：

Advent已将Advent MEA G2用于美国陆军Honeybadger项目，及其在固定式、汽车、船舶和航空航天领域的所有技术评估和联合开发计划。该公司正在设计和开发基于Advent MEA G2的下一代燃料电池堆，目标是将功率密度性能提高2倍，与传统的HT-PEM系统相比寿命延长3倍。Advent将邀请业界领先的原始设备制造商（OEM）合作开发完整的燃料电池系统解决方案，以充分利用Advent的MEA、燃料电池堆及其在系统开发方面的专业知识。Advent打算只生产MEA和燃料电池堆，而不是针对每种应用生产差异很大的完整系统。

Advent董事长兼首席执行官Vasilis Gregoriou博士表示：“我们的目标是使OEM能够制造使用eMethol等eFuel的燃料电池系统，且资本支出成本低于$0.1/kWh。如果加上eMethanol（在过渡阶段为低成本甲醇）的成本，我们就有了一个极具竞争力的绿色解决方案，在成本方面超过柴油发电机组和内燃机。尽管全球致力于实现脱碳，但这需要低成本解决方案才能取得进展，这就是我们打算通过HT-PEM实现的目标。”