中科院上海高研院将3D打印用于车载燃料电池制造，产品极具商用价值、备受关注

碳达峰与碳中和的目标推动着我们对新能源进行深度开发利用。近期，随着各地陆续发布燃料电池产业规划，氢能概念站上风口，包括兰石重装、京城股份、龙泉股份、蓝科高新等上市公司接连收获涨停板，表现出沾上氢就上涨的关系。

氢能作为一种十分理想的替代能源，近年来备受关注。氢燃料电池汽车可以解决传统汽柴油车引起的一系列环境问题，但氢气的高额运输储存成本和低能量密度无疑是氢动力燃料电池汽车在市场上推广应用的巨大阻碍。车载甲醇重整制氢可以在不使用氢气作为直接原料的情况下为燃料电池汽车供氢，为降低其燃料储存成本和运输成本提供了一条有效路径。然而，传统催化剂机械强度低，在车辆高速运动过程中床层易破碎从而极大的影响催化剂活性。因此，开发一种高机械强度适应车载环境，同时保持高催化活性的催化剂制备技术非常关键。

3D打印制备甲醇重整制氢催化剂

在此背景下，中国科学院上海高等研究院唐志永研究员和张洁副研究员所带领的工程科学团队，在3D打印技术制备车载甲醇重整制氢催化剂研究中取得重要进展。

研究团队提出了一种使用3D打印技术制备整体式催化剂，通过调控载体组成与煅烧温度，改进催化剂空间结构等策略，成功开发了一种新型兼具高机械强度和高催化活性的3D打印催化剂制备方法。同时，开发了对金属离子在载体中的空间分布的定量分析方法，为后续新型整体式催化剂的开发提供了新思路。

3D打印催化剂，(a) DLP-3D打印后的基底载体，(b)浸渍干燥结晶后的样品，(c)煅烧后的样品，(d, e)样品的SEM图像和原子力显微镜表面形貌

该工作以光固化3D打印技术制备催化剂载体，结合低场核磁共振空间测试金属离子分布，分析研究了3D打印氧化铝多孔载体中机械强度、孔隙率与煅烧温度组成的关系，揭示了多孔载体中金属离子的扩散效应，同时开发了核磁成像定量测试金属离子分布技术。通过干燥结晶煅烧方法，成功在高机械强度氧化铝多孔载体上合成了铜锌片层结构活性组分层。另外，通过改进氧化铝载体空间结构，从而提高传热与传质效率降低床层压降，进而提高甲醇重整反应催化效果。最后，经过反应参数的优化，单位质量催化剂氢气的时空产率超过了目前报道的大部分同类型催化剂，达到536 mol/kgcat*h。

(a) 3D打印氧化铝载体机械强度与吸水性，(b) 3D打印催化剂（SP-2, SP-1.5, BS-2-1）的时空产率与文献报道值的比较

同时催化剂的机械强度是目前传统颗粒催化剂的4倍，径向压溃强度达152.4 N/mm，可以适应车载加速颠簸等情况使得该技术具有极高的商业应用意义。该研究工作有望推动甲醇重整制氢技术在车载燃料电池、分布式能源终端等多领域的运用发展，并为整体式催化剂的开发提供了新路径，可作为一种普适的方法强化各类整体式催化剂的合成。

甲醇重整制氢走上产业化发展

2019年，工信部等八部委曾发布《在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》，从政策上鼓励甲醇燃料汽车的发展，要求加快甲醇汽车科研成果转化及产业化应用。

目前，甲醇燃料电池正走上产业化发展道路。本月初，由中国船舶集团七一一所自主研发的甲醇重整制氢原理样机，在张江试验现场完成调试试验，解决了密闭空间燃料电池的安全高效用氢问题，具有重要的意义。

今年10月份，广西南宁“12GW甲醇重整氢燃料电池产业化项目”落地。10月28日，博氢新能源公司与南宁市良庆区人民政府签署《12GW甲醇重整氢燃料电池产业化项目战略合作框架意向协议》，项目总投资约90亿元，致力于打造国内首个甲醇重整氢燃料电池终端产品的全产业链，这对我国氢能及燃料电池汽车的发展具有重要推动。

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从A股看，目前布局甲醇燃料电池的公司包括恒久科技、深冷股份、海马汽车等。恒久科技参股多家甲醇燃料电池公司，11月23日在投资者互动平台表示，公司投资的甲醇燃料电池部分产品已实现了小批量的商业化应用，正加大力度进行市场化推进。

深冷股份参股的徐州铭寰能源有限公司具有丰富的燃料电池、重整制氢系统开发、制造及系统集成经验，公司主要产品包括甲醇重整制氢系统、甲醇重整燃料电池备用电源系统等。

海马汽车7月20日在投资者互动平台表示，公司氢能汽车正在研发过程中，公司不排除甲醇制氢研究路线。

中原内配今年7月与大连物化所旗下中科嘉鸿签署战略合作，双方将在燃料电池领域展开合作，中科嘉鸿拥有甲醇燃料电池技术领域相关的知识产权。

从甲醇上市公司来看，兴化股份、新奥股份、阳煤化工、广汇能源等主营业务均包括甲醇。