PEM制氢钛板涂层市场“摸底”,
2019氢能股,氢能冶金标准,氢能展览会 PEM电解水制氢热度上扬，搅动相关核心部件“一池春水”。双极板是PEM制氢核心部件之一，目前正在吸引越来越多的企业对其展开布局。包括治臻股份、三佳机械、云帆氢能、浙江菲尔特、金泉益、博源新能源等。PEM制氢双极板企业增多，给表面涂层工艺供应端带来新业务拓展空间。
多家涂层设备供应商与涂层工艺服务商向高工氢电透露，已经在布局PEM制氢双极板涂层市场，包括实力源、德国PVT、上海福宜、北京丹普、汇成真空、毅湃等。PEM制氢双极板涂层技术相较于燃料电池金属板涂层技术有什么区别？两者在涂层材料的选择上有什么不同之处？PEM制氢双极板涂层尚面临什么挑战？市场需求是否已经起来？本文展开具体介绍：
PEM 电解水制氢具有电流密度大、氢气纯度高、动态响应速度快等优点，能适应可再生能源发电的波动性，被认为是极具发展前景的电解水制氢技术。绿氢发展浪潮下，PEM 电解水制氢正迎来高增长期。据不完全统计，目前国内超30家主要企业布局PEM制氢技术路线。高工氢电产业研究所（GGII）预计到2030年PEM制氢装机量将增长至19GW，年均复合增长率124%。
PEM制氢发展上行给供应链企业带来巨大发展空间，前来落子布局抢占发展先机者越来越多。在这其中，双极板细分赛道尤为活跃。治臻股份、三佳机械、云帆氢能、浙江菲尔特、金泉益、博源新能源等均宣布已经开发出适用于PEM制氢的双极板，其中多家已走到送样阶段。
PEM制氢双极板通常为钛基双极板，因为PEM 电解水制氢系统工作过程中，双极板需长期处于酸性环境中，运行寿命要求达到4 万小时以上，条件苛刻，而常规的不锈钢材料耐腐蚀性不足，导电性差，铁离子析出容易加速膜的分解老化，很难满足运行要求。
为保证钛板的耐腐蚀性和导电性，增加其使用寿命，钛板（和扩散层）表面还需要再涂覆一层贵金属。在钛板整个制备过程中，镀膜涂层是确保钛板具有较强的耐腐蚀性的关键，非常重要。
基于布局PEM制氢钛板企业在增多、镀膜涂层是钛板制备的重要一环，国内多家涂层设备供应商与涂层工艺服务商在燃料电池金属板市场还未完全释放的情况下，陆续开始布局PEM制氢双极板涂层市场。包括实力源、德国PVT、上海福宜、北京丹普、汇成真空、毅湃等。其中北京实力源科技从去年下半年开始就已经在做PEM电解槽双极板的涂层设备。上海福宜也上线了PEM制氢钛板涂层设备，并将提供涂层服务。毅湃今年在加大投入PEM水电解涂层技术开发和市场拓展。
这类企业还在持续增多。比如常州翊迈，国内从业较早、技术完备、经验丰富、累计加工量较大的燃料电池金属板涂层装备与技术龙头企业之一，也正在对PEM制氢钛板涂层工艺与材料进行验证，有望在今年推出市场。
PEM制氢钛板镀膜涂层与燃料电池金属板镀膜涂层在技术要求上有一定差异。燃料电池工作电压一般在0.6-1.2V之间，PEM电解水工作电压一般在1.6-2.4V之间，PEM镀层要承受更高的电位腐蚀，碳在这种条件下是不适用的，像丰田的MIRAI内部就有控制逻辑，不让燃料电池用在0.85V以上，防止镀层加速腐蚀。
另外一个就是耐久性，燃料电池乘用车耐久性一般在5000H，商用车一般在15000H，但是PEM电解水耐久性一般要4-6万小时，还有就是对象不同，燃料电池一般就是双极板镀层，电解水不仅要镀到板子上，还要镀到毡和网上，这也会使工艺有所差异。
涂层材料应用上，PEM制氢钛板一般采用贵金属复合涂层，贵金属包括铂、铱、金、镍、锆等（目前多为铂、金），燃料电池金属板涂层通常采用碳基涂层。这些差异决定两者的制备难度有所不同。
“PEM制氢钛板涂层比燃料电池金属板涂层的技术难度要低一点。PEM制氢钛板涂层是金属与金属的结合，燃料电池金属板涂层是金属与碳材料的结合，前者的工艺要先对容易一些。”上海福宜一位相关负责人告诉高工氢电。
PEM制氢钛板的核心痛点目前是，面向大标方、长寿命电解槽需求，PEM电解槽钛板需要突破大面积均一化结构、长寿命运行、低成本制备多重挑战。在低成本制备这个挑战上，基于钛板表面涂层应用的是贵金属（价格高），在PEM制氢钛板中的成本占比非常大，因而是PEM制氢钛板降本的重要路径。
目前国内PEM制氢钛板供应商都在积极探索涂层的降本路径。有的用减少涂层贵金属用量的方式来降低双极板的制备成本。其中云帆氢能采用扩散层一体化工艺、PVD 真空溅射技术，通过在阳极侧采用贵金属复合涂层，在阴极侧采用碳基涂层，有效降低镀层贵金属用量 50%以上，镀层成本下降 30%，并显著降低了电解槽接触内阻。另外浙江菲尔特 PVD 涂层厚度 20-500纳米，后工序可以增加到 50 微米厚，有效减少贵金属用量，也能起到降本作用。
“采用贵金属做涂层成本太高，有的甚至比基材价格还高，大家都在探索替代方案，或者希望尝试通过技术手段来降低表面涂层的成本占比，从而把PEM制氢钛板的成本给降下来。”北京丹普总经理胡中军告诉高工氢电：“PEM制氢钛板涂层工艺要相对简单，没有很大难点，成本是最大的痛点。”
PEM制氢钛板镀层涂层在多维度有待优化，但显然是一个值得开拓的增量市场。
