浅谈西部材料的发明专利

近年，氢能源领域是发展的焦点受到追捧，但同时面临着氢源不足，用不起氢，不能安全用氢等发展瓶颈，甲醇重整制氢+燃料电池发电被看作是有效解决难题的重要途径。由此，西部材料最近申请的甲醇重整制氢，氢气净化和燃料电池一体的发明专利受到广泛的关注。

甲醇重整制氢燃料电池系统分为高温甲醇重整制氢燃料电池和低温甲醇重整制氢燃料电池，高温甲醇重整制氢燃料电池技术问题未能得到有效解决尚未得到市场的广泛认可。低温甲醇重整制氢燃料电池，该技术路径是将甲醇重整获得富氢进行提纯，获得超过99.99%纯度的高纯氢气，如何进入燃料电池发电。

甲醇重整制氢燃料电池是甲醇重整制氢、氢气提纯与燃料电池技术的集成，将氢气提纯供给燃料电池所需的高纯氢气是其中至关重要的一步。氢气提纯技术分为高压吸附法和膜分离法，由于高压吸附法要使用大型设备，具有局限性，因此多数甲醇重整制氢企业通常采用钯膜分离法，以小设备替代大化工，从而在移动制氢或在占地面积小的项目中实现甲醇制氢，做到了即产即用。钯膜分离法让甲醇重整制氢燃料电池的体积缩小，约只有氢罐体积的三分之一。

低温甲醇重整制氢燃料电池系统既可以分布式独立供电，也可以协同风力、光伏发电组建配电网，定置电源，临时电源，车船用氢电动力，微型化可扩展到可穿戴设备，人形机器人等领域，据报道美军十大单兵装备之一就有微型燃料电池。

西部材料是一家上市多年的小企业，年业绩长期在10亿以下，但从其申请的专利情况看，西部材料进军早就有计划，在2019年就开始了涉足氢能源领域，并非蹭氢能源热点。由于甲醇燃料来源丰富，成本低，甲醇重整制氢燃料电池的用氢成本约是使用纯氢燃料电池的50%左右，因此，西部材料把甲醇重整制氢燃料电池列为重点研发方向。

研制低温甲醇重整制氢燃料电池的关键点在催化剂和氢气提纯，西部材料在研制催化剂方面：首先研制出了一种非负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法和应用、一种基于太阳能热化学甲醇重整制氢质子交换膜燃料电池联合系统并在2021年申请了发明专利，在此基础上，在2022年研制出来了一种负载型甲醇重整制氢催化剂及其 方法和应用并申请了专利，该专利阐述了催化剂在200～300度常压的情况下，甲醇重整还原率在98%以上。在氢气提纯方面：目前最好的是钯膜，由于钯价格昂贵，会影响低温甲醇重整制氢燃料电池的使用，西部材料发挥子公司的优势，研制成功了一种氢气净化用金属箔材及其制备方法，能显著减少了箔材中钯金属的用量，明显降低了材料成本。

在解决了低温甲醇重整制氢燃料电池2个关键问题后，继续完善相关开发工作，首先是根据开发的催化剂应用技术条件，发明了甲醇重整制氢系统，该系统包括有催化重整气路、催化燃烧气路、反应器及重整气气路，催化燃烧气路将甲醇和空气输送到反应器中，进行催化燃烧反应，燃烧产生的热量，为甲醇水蒸汽重整制氢反应提供所需的温度，系统中的燃烧反应与制氢反应独立进行，在无需外接热源的情况下，实现反应器自热工作。自热式甲醇重整反应系统集成度高，热效率高，可满足车载甲醇重整制氢轻量化要求。在此基础上，发明了集甲醇重整制氢、氢气净化和燃料电池发电于一体的装置，高度集成了制氢、净化和发电于一体，更好地满足客户的需求。