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 氫是自然界中最普遍存在的元素，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，燃燒產(chǎn)物只有水，水可以繼續(xù)制氫，實(shí)現(xiàn)全生命周期無污染無碳排放。
除去核燃料，等質(zhì)量的氫發(fā)熱值是所有燃料當(dāng)中最大的，約為煤炭的4.5倍，汽油的3倍，同時(shí)氫能還可作為“二次能源、能源載體、低碳原料”三種角色助推能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程，因而被稱之為21世紀(jì)最理想的能源。

早在“十二五”規(guī)劃中，燃料電池汽車技術(shù)已被列入新能源汽車產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向之一。此后，氫能產(chǎn)業(yè)在中國的戰(zhàn)略地位逐年提升。

行至2022年，鋰電價(jià)格暴漲及國家新一輪政策補(bǔ)貼，徹底點(diǎn)燃了氫能賽道。據(jù)清科研究中心統(tǒng)計(jì)，截至2022年第一季度，中國股權(quán)投資市場(chǎng)對(duì)主業(yè)為氫能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè)投資約為136.61億元人民幣，涉及投資事件183起。

“氫能戰(zhàn)略是雙碳目標(biāo)下的一個(gè)戰(zhàn)略方向，符合國家清潔能源低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展需求。氫能正處在風(fēng)口，預(yù)計(jì)會(huì)有巨大市場(chǎng)機(jī)會(huì)。”廈門福納新材料科技有限公司副總經(jīng)理王惠璇對(duì)【觀瀾財(cái)經(jīng)】表示，“但目前氫能還未到大規(guī)模普及應(yīng)用的階段，很多技術(shù)路線也還沒有完全走通、走順，需要更多的參與者投入其中以加快氫能的發(fā)展。”

01.立足獨(dú)創(chuàng)技術(shù)，進(jìn)軍氫能領(lǐng)域

近期，【觀瀾財(cái)經(jīng)】了解到廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和廈門福納新材料科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“福納新材料”）共同合作發(fā)表的研究成果“Ambient-pressure synthesis of ethylene glycol catalyzed by C60-buffered Cu/SiO2”于04月15日正式發(fā)表在全球頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物Science 上（Science 2022，Vol. 376，Issue 6590，pp.242-243）。

該成果獨(dú)創(chuàng)性地利用富勒烯奇異的電子特性和結(jié)構(gòu)特性對(duì)銅硅催化劑進(jìn)行改性，實(shí)現(xiàn)了在常壓下草酸甲酯加氫合成乙二醇，發(fā)現(xiàn)并提出富勒烯“電子緩沖”機(jī)制，穩(wěn)定了催化反應(yīng)過程中活性物種Cu+的存在，顯著提升Cu基催化劑的催化活性和催化劑壽命。

此后，這種富勒烯的“電子緩沖效應(yīng)”在一系列Cu基催化反應(yīng)體系中被證實(shí)了同樣有效，在文中列舉的催化體系中富勒烯促進(jìn)的Cu基催化劑性能均優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑，為Cu基催化研究領(lǐng)域做出了突破性的重大貢獻(xiàn)。

通過研究發(fā)現(xiàn)，在甲醇催化重整反應(yīng)中，富勒烯對(duì)傳統(tǒng)的Cu-Zn-Al催化體系同樣有良好的促進(jìn)作用，顯著降低了催化反應(yīng)溫度、提升甲醇轉(zhuǎn)化率、降低CO選擇性，極大提高了產(chǎn)氫速率。該核心催化技術(shù)成果為富勒烯打開氫能領(lǐng)域的新應(yīng)用大門。

作為全球領(lǐng)先的富勒烯制造企業(yè)，福納新材料進(jìn)一步拓展該研究成果核心技術(shù)外延，立足獨(dú)創(chuàng)，進(jìn)軍氫能領(lǐng)域：制備出富勒烯促進(jìn)下的Cu-Zn-Al基高性能的常壓低溫高效甲醇水重整制氫催化劑，并基于此核心催化劑技術(shù)，設(shè)計(jì)在線甲醇水重整制氫系統(tǒng)和移動(dòng)醇?xì)淠茉聪到y(tǒng)——邁珩移動(dòng)醇?xì)湫履茉聪到y(tǒng)。



據(jù)王惠璇介紹，“邁珩移動(dòng)醇?xì)淠茉聪到y(tǒng)”擁有多項(xiàng)國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，包含富勒烯基非貴金屬低溫高效甲醇-水重整制氫催化技術(shù)、高效低能耗高純氫分離技術(shù)、系統(tǒng)自熱循環(huán)管理控制技術(shù)、高度一體化集成智控技術(shù)、關(guān)鍵部件3D打印一體成型智能制造技術(shù)等，具有高產(chǎn)氫速率、高能量轉(zhuǎn)化輸出率、高體系穩(wěn)定性、低體積占用、低體系自身能耗、低成本等優(yōu)勢(shì)。

在市場(chǎng)應(yīng)用方面，目前公司已研制出第一套搭載自主核心富勒烯-Cu基催化劑的“5kW移動(dòng)醇?xì)湫履茉聪到y(tǒng)”原型機(jī)。未來，將依據(jù)市場(chǎng)需求開發(fā)出2kW、15kW等不同功率的移動(dòng)醇?xì)淠茉窗l(fā)電系統(tǒng)模塊，同時(shí)可提供移動(dòng)甲醇重整制氫系統(tǒng)產(chǎn)品，如戶外便攜電源、家庭備用電源、基站電源、增程式電動(dòng)車、醇?xì)淙剂想姵剀?、分布式發(fā)電系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)制氫系統(tǒng)等。

“邁珩移動(dòng)醇?xì)淠茉聪到y(tǒng)”項(xiàng)目不僅為氫能技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路，更為富勒烯拓展了多元應(yīng)用領(lǐng)域。

02.自研創(chuàng)新工藝，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

近年來，新能源產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長與技術(shù)革新帶動(dòng)了先進(jìn)碳材料的需求，新的碳材料正不斷被發(fā)現(xiàn)，新的市場(chǎng)應(yīng)用也不斷在推進(jìn)。

其中，以C60為代表的富勒烯被譽(yù)為“納米王子”。富勒烯具有分子層面完美的球形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有硬度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)獨(dú)特，在電子、生物醫(yī)藥、能源、工業(yè)催化、超導(dǎo)、日用化工等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。

換句話說，富勒烯材料的應(yīng)用可以滲透到人們的衣食住行的方方面面。例如，含富勒烯材料的薄膜太陽能電池，可用于建筑光伏一體化（BIPV）、智能家居供電、可穿戴設(shè)備供電等；富勒烯基催化劑材料可參與多項(xiàng)化學(xué)催化反應(yīng)，提高催化反應(yīng)效率，融入到諸多化工合成當(dāng)中；富勒烯高清除自由基的能力可以應(yīng)用到化妝品等領(lǐng)域，也有研究其對(duì)于保健、飼料添加領(lǐng)域起著獨(dú)特的作用；富勒烯及其衍生物在腫瘤治療藥物、神經(jīng)退行性疾病治療藥物、醫(yī)學(xué)顯影劑等生物醫(yī)藥方面，也有許多前沿的研究成果。

據(jù)悉，富勒烯的制備方法主要有電弧法、燃燒法、激光蒸發(fā)法、熱解法、等離子體法、有機(jī)合成法等。全球僅有為數(shù)不多的國家可實(shí)現(xiàn)富勒烯量產(chǎn)。其中，美國、俄羅斯少數(shù)幾家公司的產(chǎn)量僅為公斤級(jí)；日本三菱公司的富勒烯產(chǎn)量可達(dá)噸級(jí)，大部分用于國內(nèi)軍工，在市面上銷售的富勒烯相關(guān)產(chǎn)品則主要以化妝品原料形式售賣，其他產(chǎn)品并不多見。

富勒烯材料產(chǎn)業(yè)未來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，國外市場(chǎng)上富勒烯相關(guān)產(chǎn)品的售價(jià)從300元至數(shù)萬元/克不等，且銷售被嚴(yán)格控制。“我們對(duì)傳統(tǒng)電弧法進(jìn)行有效改進(jìn)，讓電弧法走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)真正的量產(chǎn)，同時(shí)為科研及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供‘用得起’的富勒烯材料。”王惠璇談到。



根據(jù)中研普華研究院報(bào)告《2021-2026年富勒烯行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析與未來趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)分析顯示：2006-2018年間，全球富勒烯市場(chǎng)規(guī)模以年均70%左右的速度增長。

富勒烯作為一種具有多項(xiàng)優(yōu)異性能的新型納米碳材料，目前其應(yīng)用仍處在起步階段，但可以預(yù)期的巨大市場(chǎng)容量將促使各國對(duì)富勒烯的制備和研發(fā)投入巨資。

過去十年，福納新材料躋身全球富勒烯制造商第一梯隊(duì)，擁有以磁控電弧法為核心的自主生產(chǎn)技術(shù)體系，建成國際上首條噸級(jí)空心富勒烯聯(lián)產(chǎn)公斤級(jí)內(nèi)嵌金屬富勒烯工業(yè)化生產(chǎn)線，產(chǎn)品純度最高可達(dá)99.99%。

同時(shí)，公司搭建了集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及應(yīng)用為基礎(chǔ)的"富勒烯+"產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，申請(qǐng)及授權(quán)五十多項(xiàng)歐洲、美國、日本及中國專利。產(chǎn)品銷售覆蓋全球主要市場(chǎng)，客戶為國內(nèi)外知名科研院所、各領(lǐng)域領(lǐng)先應(yīng)用單位、國際知名化學(xué)試劑公司等。

王惠璇表示，隨著材料應(yīng)用需求的擴(kuò)大，材料制備成本會(huì)持續(xù)下降，這是行業(yè)特性。但在新型功能材料的應(yīng)用過程中，成本只是其中一個(gè)因素。“我們會(huì)持續(xù)尋找和關(guān)注高價(jià)值的能夠發(fā)揮富勒烯關(guān)鍵性能的“靶點(diǎn)”應(yīng)用，先行突破！下一步，我們將重點(diǎn)開辟富勒烯材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。”

03.“氫”注全力，完善產(chǎn)品矩陣

福納新材料經(jīng)過十年的沉淀和積累，實(shí)現(xiàn)了富勒烯多系列、多梯度原材料的工業(yè)化量產(chǎn)，解決富勒烯材料用不起、用不上的問題。

隨著第二個(gè)十年的開啟，福納新材料將目光聚焦到萬億新能源賽道。

在氫能領(lǐng)域，福納新材料以核心富勒烯促進(jìn)的催化劑為基礎(chǔ)，設(shè)立“邁珩移動(dòng)醇?xì)湫履茉聪到y(tǒng)”項(xiàng)目，開發(fā)出匹配氫能交通工具、備用電源、基站電源等應(yīng)用場(chǎng)景的產(chǎn)品，并為加氫站等有用氫需求的地方提供現(xiàn)場(chǎng)制氫系統(tǒng)。

在光伏領(lǐng)域，福納新材料也針對(duì)性地研制出薄膜光伏（有機(jī)太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池）相關(guān)材料，現(xiàn)有兩款材料實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并同下游薄膜光伏制造企業(yè)建立合作關(guān)系在碳中和的趨勢(shì)下，富勒烯材料有望通過薄膜光伏和催化制氫兩條路線為能源轉(zhuǎn)型升級(jí)貢獻(xiàn)力量。

04.結(jié)語

根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，全國各地已有超過30個(gè)省市公布了氫能發(fā)展的相關(guān)政策文件，可見產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱潮勢(shì)不可擋，成為各省份搶抓“雙碳”機(jī)遇的重要抓手。

廈門市積極響應(yīng)，出臺(tái)《廈門市加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系工作方案》，支持企業(yè)整合高等院校、科研院所等資源，搭建多邊產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，重點(diǎn)開展新能源材料、先進(jìn)碳材料等材料技術(shù)和氫能等能源開發(fā)技術(shù)的協(xié)作。

王惠璇指出，廈門具備發(fā)展氫能的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。一方面，廈門高校擁有強(qiáng)勁的科研實(shí)力，福納新材料甲醇水催化重整制氫技術(shù)便是與廈門大學(xué)合作，該技術(shù)全球領(lǐng)先。另一方，廈門也擁有氫能潛在應(yīng)用企業(yè)，如金龍客車、林德叉車等。

“制氫的環(huán)節(jié)和路線有很多，在線制氫不受地點(diǎn)和產(chǎn)氫化工企業(yè)的區(qū)域局限性，并且利用了資源豐富和安全性高的甲醇，解決了儲(chǔ)氫和運(yùn)氫的難題，廈門或許可以通過這一技術(shù)路線尋求差異化發(fā)展。”王惠璇談到。

縱觀歷史上每一次科技變革，均不是以“取代”的方式結(jié)束。相反，我們更加在意關(guān)鍵技術(shù)的突破能夠產(chǎn)生多大的社會(huì)價(jià)值。未來，氫能源必然是新能源“家族”中的重要一環(huán)，前提是做到高效降本。

發(fā)展氫能，既是難題，也是機(jī)遇，誰能率先解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，誰就能搶先拿到新時(shí)代游輪的船票。

原標(biāo)題：福納新材料：競(jìng)馳氫能萬億賽道，開啟富勒烯新應(yīng)用大門