您好，欢迎来到广东功能膜材料工业设计研究院
服务热线：0769-89875710
功能膜材料领域省级权威研究机构，覆盖功能膜全产业链
氢能产业的“心脏”材料——质子交换膜，长期被海外巨头垄断。
２０２６年６月２７日，深交所正式受理了苏州科润新材料股份有限公司的ＩＰＯ申请，拟融资９．６５亿元。这家公司主营的正是全氟离子膜与质子交换膜。在全球氢能产业加速爆发、国内燃料电池示范城市群政策纵深推进的当下，科润新材选择冲刺资本市场，既是技术积累到临界点的必然之举，也为国产质子交换膜的规模化突围按下了加速键。
下面，我们一起来了解这一张决定了燃料电池的性能、寿命和成本，也卡住了中国氢能产业自主可控咽喉的质子交换膜。 １ 质子交换膜：氢能产业链最昂贵的“卡脖子”环节 质子交换膜是燃料电池电堆的核心组件，承担着传导质子、隔离氢氧气体的双重使命。一张高性能质子交换膜的性能指标，直接决定了燃料电池的功率密度、耐久性和成本结构。据行业公开数据，质子交换膜在燃料电池电堆成本中的占比约为１５％至２０％，是仅次于催化剂的核心材料。 根据ＧＧＩＩ调研测算，２０２４年全球质子交换膜市场规模达到１５．６亿元，其中液流电池膜市场规模达到９．７亿元，占比高达６２．３％。预计到２０３０年全球质子交换膜市场规模有望增长至１８２亿元，年复合增长率５０．６％。 ２０２４年中国质子交换膜市场规模达到６．３３亿元。其中液流电池膜市场规模高达４．２亿元，占比高达６６％。预计到２０３０年，国内质子交换膜市场需求规模有望增长至８９亿元，年均复合增长率５５％。 长期以来，全球质子交换膜市场由美国杜邦、日本旭化成、旭硝子等少数企业主导，国内燃料电池企业长期依赖进口膜材，不仅采购成本高企，供应链安全更存在隐忧。科润新材的ＩＰＯ，正是国产质子交换膜从“跟跑”到“并跑”的阶段性验证。 ２ 科润新材是谁：从实验室到产业化的技术突围 科润新材是国内少数同时掌握全氟磺酸树脂合成与质子交换膜成膜技术的企业之一。全氟离子膜的技术壁垒集中在两个环节：上游的全氟磺酸树脂，以及下游的薄膜成型。全氟磺酸树脂是制备质子交换膜的核心原料，其合成工艺复杂、反应条件苛刻，长期被海外企业封锁。 科润新材在此环节实现了自主研发和规模化生产，打破了上游原料对外依赖的局面。在薄膜成型环节，公司采用熔融挤出法与溶液流延法并行的技术路线，配合自主研发的膜结构增强技术，产品在质子传导率、化学耐久性和机械强度等关键指标上，已达到国际主流产品的水平。据公司公开披露，其质子交换膜产品已通过国内多家头部燃料电池企业的商业化验证，并实现批量供货。 科润新材拟募资９．６５亿元，用于年产百万平方米级质子交换膜产线建设、全氟磺酸树脂产能扩充、以及研发中心升级。从产能规模来看，百万平方米级别对应的是数万台燃料电池系统的膜材配套能力，这意味着科润新材的募投项目已瞄准规模化、商业化的量产目标，而非停留在小批量试制阶段。 当前国内燃料电池汽车示范推广持续提速，各地氢能高速走廊和港口物流场景的批量运营，正将燃料电池系统需求从数百台级向数千台级推进，对质子交换膜的需求量正从“公斤级”向“万平方米级”跃升。科润新材此时扩产，踩准了国产膜材需求放量的时间节点。 ３ 质子交换膜的四大种类 理想的质子交换膜（ＰＥＭ）需兼具高质子传导率、低电子传导率、低气体渗透率以及优异的化学、电化学和热稳定性。作为该领域发展史上的里程碑，美国杜邦公司于２０世纪６０年代成功开发出标志性的Ｎａｆｉｏｎ系列产品，奠定了全氟磺酸膜的技术基础；２０１５年，杜邦对其高性能化学品业务进行拆分并成立了科慕公司，继续引领这一核心材料的技术演进与商业化应用。 根据含氟情况分类，质子交换膜主要包括：全氟磺酸质子交换膜（也称“全氟离子膜”）、部分氟化质子交换膜、非氟化质子交换膜、复合质子交换膜。目前，市场上应用最为广泛的仍然是全氟磺酸膜。 按应用领域分类，主要应用于液流电池、氢燃料电池和绿氢制备等领域，可分为液流电池膜、燃料电池膜、电解水制氢膜。 ４ 应用领域与场景 １、液流电池膜 液流电池作为一种新型电化学储能技术，具有大容量、长寿命的特性及水基体系天然防火的本质安全特性，能满足新型电力系统对储能安全高效、长时间、大容量的匹配要求。 质子交换膜是维持液流电池高效运行的核心零部件 质子交换膜是液流电池电堆的核心部件，也是电堆成本最重要的组成部分之一。它起着关键作用，具有隔绝正负极电解液、传导质子、阻止电解液交叉污染、形成闭合电路的功能。 液流电池膜的性能直接影响液流电池的效率、寿命和建造成本，是液流电池的核心关键材料，被誉为液流电池的“芯片”。 ２、燃料电池膜 燃料电池按电解质的不同可分为碱性燃料电池（ＡＦＣ）、直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ）、磷酸燃料电池（ＰＡＦＣ）、固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）、熔融碳酸盐燃料电池（ＭＣＦＣ）、质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）。 其中，质子交换膜燃料电池采用高分子膜作为固态电解质，具有能量转换率高、低温启动、无电解质泄露、响应速度快等特点，已经成为用于燃料电池的首选技术。 质子交换膜是燃料电池电堆的关键部件之一 在燃料电池中起着传导质子、隔离阴极和阳极反应物的重要作用，并被同时用作电极反应介质和催化剂载体，是燃料电池的“芯片”，也是决定燃料电池性能、寿命及成本的关键部件之一。 目前质子交换膜已成为当下商用燃料电池汽车动力系统的核心技术路线，在该产业中占据着不可替代的地位。 ３、电解水制氢膜 灰氢是目前全球最常见的氢气类型，在２０２４年约占制氢总量的８３％。但长期而言，水电解制氢预计将占主导地位，预计到２０５０年将占全球制氢量的７４．３％。 目前，水电解制氢方法主要分为ＡＬＫ（碱性水电解，占据主导地位）、质子交换膜（ＰＥＭ）水电解、阴离子交换膜（ＡＥＭ）水电解及固体氧化物电解槽（ＳＯＥＣ）水电解。其中，前两者已经进入商业化阶段，后两者仍处于试验阶段。 质子交换膜水电解处于商业化早期阶段，主要的优缺点 （１）优点：具备响应速度快、负荷范围大、占地面积小、产氢纯度高等诸多优势，是现阶段与可再生能源发电系统耦合效果最好的电解水技术路线，便于风电、光伏发电的就地消纳，是未来绿电制氢的主要发展方向。 （２）缺点：由于质子交换膜电解水装置使用的电极催化剂材料和质子交换膜价格昂贵，其初装成本显著高于碱性电解水，因此目前在国内市场仍处于商业化的早期阶段。 ５ 制备技术难点分析 全氟磺酸树脂的制备是一项技术壁垒极高的系统工程，其核心难点在于对树脂链结构、交换容量及分子量的精准调控。具体而言，制备过程中的技术瓶颈主要集中在以下三个关键环节： 核心单体ＰＳＶＥ的制备与专利封锁 ＰＳＶＥ单体的制备是全氟磺酸膜“卡脖子”的核心环节。该单体由六氟环氧丙烷（ＨＦＰＯ）制备而来，由于国内企业通常倾向于将ＨＦＰＯ作为中间体自产自用，导致原料获取具有一定封闭性。 ＰＳＶＥ单体的合成反应条件极为严苛，且面临放大生产的难题。 此外，为规避技术纠纷，各厂家纷纷开发出不同结构的ＰＳＶＥ单体并构筑了极强的专利封锁网，使得这一环节成为极高的技术壁垒。 四氟乙烯在常温下为气态，化学性质极不稳定，在体系压力骤降或与空气接触时极易发生爆炸。 受限于极高的安全要求，该气体通常需加入阻聚剂并在钢瓶中低温贮存，难以进行长距离外采运输。 因此，国内大多数相关生产企业必须具备四氟乙烯的自行生产能力，这大大增加了建厂门槛和运营难度。 树脂聚合与成膜的工艺难题 在树脂的聚合与成膜环节，工艺控制同样困难重重。聚合过程中，微量的磺酰氟基团容易发生水解，引发高分子链间的缔合，导致加工时熔体粘度剧增； 同时，聚合得到的磺酰树脂平均分子量往往不高，直接削弱了成品膜的机械强度。 而在后续的成膜过程中，要在保证产品平整度、控制厚度的同时兼顾机械强度，以满足大规模工业化生产的需求，具备相当大的技术难度。 ６ 结语 科润新材的ＩＰＯ受理，是国产质子交换膜从“技术突破”走向“产业自主”的标志性节点。一张全氟离子膜背后，是中国氢能产业核心材料自主可控的底层逻辑。从实验室到量产线，从进口替代到全球竞争，９．６５亿元募资既是对产能的押注，也是对技术成熟度的背书。质子交换膜的国产化长跑，科润新材刚刚拿到了进入下半场的入场券。
四氟乙烯的获取与安全风险
