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做物理储能领域的“宁德时代”,他十年深耕相变材料,拿下波司登、中国诚通生态、中清大、航天凯恩等头部客

tutu 07月26日 创业案例
碳中和政策趋势下,相变材料成为最具潜力的细分赛道。

有一类材料,既可用于建筑墙体,又可用于纺织穿戴,既能蓄热又能蓄冷,它就是相变材料(phase change material,简称PCM)

相变材料是一种利用材料在相态转变过程中,伴随大量吸收或释放潜热而进行储能/释能的新型复合材料。该材料在相态(物理状态)发生变化时,自身温度几乎维持不变,而吸收或释放的潜热却相当巨大。

通俗地说,水和冰的转换是一个最典型的相变过程例子,当温度低至0℃时,水由液态变为固态(结冰);当温度高至0℃时水由固态变为液态(溶解)。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量,而在溶解过程中吸收大量的热能量。

但是当前被人类掌握和利用的相变储能材料极少,且大部分性能不稳定,还需要通过化学合成的方法,研制出能被人类利用的相变材料,来解决材料的安全性、稳定性及寿命问题,并拓宽相变材料的应用领域。

伴随双碳政策驱动及储能技术的飞速发展,越来越多科研单位和企业相继投身其中,极大的缩短了相变材料从实验室渗透到能源应用市场和日常生活等多个领域的时间周期。

宇田储能是一家以低、中、高各温度段的相变储能(调温)材料的研发为基础,以微型储能单元、中大型储能单元、复合型储能单元为依托,以智能调温穿戴、相变储能供热系统、电器热管理、绿色恒温建筑、智能调温家居为延展,提供储能供热、环境热管理、设备热管理及人体温度热管理整体解决方案的创新公司。当前公司产品已应用于纺织、储能供热、建筑、电子等产业,并与波司登、中国诚通生态、中清大(清华大学建筑设计研究院窗口企业)、鄂尔多斯、航天凯恩、罗莱家纺、梦洁家纺等众多大型客户达成合作。

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宇田储能产品展示图

融资方面,宇田储能曾获得2200万元个人投资。

十年扎根行业,探索材料黑科技

十年前,宇田储能董事长杜兔平第一次以天使投资人的身份接触到相变材料。煤化工专业的他当即判断,如果能把相变材料的基础单元做好,未来应用市场会非常可观。

于是接下来的十年,兔平带领宇田储能走过了基础研发期、产品中试期、初步规模生产期三个阶段。

在基础研发期,杜兔平组建了一支30人的科研团队用五年时间死磕相变材料技术。

他们曾发明一种运用太阳能蓄热的相变储能材料,由80~85%的三水醋酸钠,5~8%的成核剂,7~15%的定型载体组成,其中成核剂为乙醇和氟酸钾盐的混合物,定型载体为膨胀石墨,可以解决以三水醋酸钠作为太阳能蓄热材料所存在的过冷度和相分离问题。

而发明的相变材料不仅利用氟酸钾盐进行晶型成核,同时也利用乙醇与相变材料接触时所形成的相界面的表面张力进行快速的成核。这两种成核方式的结合,起到了相互诱导的作用,避免在实际使用中由于瞬时温度过高所导致的单一成核方式的失效。

该项技术的突破正好能够填补传统太阳能热水器易有结垢,出水温度不恒定,顶水换热水质不新鲜等弊端,不但能够抑制温度过高所带来的结垢,而且具有储热密度大,二次换热,出水恒温等优点。

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宇田储能亦庄实验室

依靠着持续的创新,宇田储能在储能、调温及热管理等技术领域,已获得10项发明专利和20项实用新型专利;公司牵头和参与制订8项国家、行业及团体标准,并获得北京市六个政府部门联合颁发的8项新技术新产(服务)证书,宇田储能生产基地(河北昊宇)获得河北省发改委1000万元高技术产业化项目补助,宇田储能和杜兔平获得北京“昌聚工程”创业团队奖和创业人才奖。

而在产品试验期,宇田储能的核心工作是加快基础材料的适当放大,比如从基础材料、单元到微胶囊的研发,更要加速将产品应用到下游的客户中。

然而相变材料虽然优点明显,但对下游客户来说,新型材料的市场认知度普遍较低,储能材料相对其他储热方法,在单位热能上产生的储存费用较高等问题依然摆在眼前。

为此,杜兔平决定从服装领域切入,优先选择与波司登等中高端头部品牌合作。在他看来,头部品牌创新意识更强,对于新材料的接受度更高,更重要的是,羽绒服中植入相变调温的元素后,可以大大增加羽绒服的卖点和提高羽绒服售价。

“当前大部分羽绒服所使用的的面料虽然能起到御寒效果,但在室内会燥热,室外又容易迅速变凉,而用相变材料,它能在环境燥热情况下吸收多余温度,达到体内降温的效果,在环境变冷的情况下,又能释放吸收的温度,起到保暖的效果。”

据了解,2021年波司登发布的登峰2.0系列羽绒服采用的就是宇田储能的相变材料。

伴随双碳政策的逐步推进,相变材料应用到越来越多场景,比如杯子、碗、衣服等生活场景,煤改电,工业余热回收的工业场景。宇田储能的相变材料也在储能供热、建筑、电子等产业生根发芽。

据了解,2021年小米发布的一款不锈钢降温杯采用的就是宇田储能的相变材料。

从2020年开始,宇田储能在河北沧州黄骅市建设生产基地,现正式进入初步规模生产期,全面开启销售推广。

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宇田储能生产基地鸟瞰图

据了解,当前宇田储能的主要产品如功能性微胶囊、相变储能单元等都已实现批量化生产并销售,部分行业正在进行中试和临床使用以及对接解决方案和小试。尤其是在纺织领域,诸如波司登、鄂尔多斯、航天凯恩、罗莱家纺、梦洁家纺、飘逸等客户都已经和宇田储能达成了合作意向并形成采购。

做纺织领域的宁德时代

面对相变材料众多的应用领域,目前宇田储能还是以纺织业为重要目标市场。杜兔平认为:“目前纺织业已经告别颜色和款式更新的时代,正在迸发对功能性材料的强烈需求。”

宇田储能研发的功能性微胶囊产品,具备保湿、芳香、防蚊、杀菌、调温等功能,在纺织材料领域有强大的应用场景。

“比如香水、驱蚊水喷到衣服、身体上的效果是不稳定的,但如果通过微胶囊技术把它封装进胶囊,再植入到纤维中,就能达到香味持久、驱蚊效果长效的作用。”

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宇田储能产品展示图

功能性微胶囊产品的成功,是对纺织行业是一次革命,杜兔平也因此在2018年被中国纺织工业联合会授予 “纺织行业十大年度人物”的奖项。

除了纺织领域之外,宇田储能正在积极响应国家双碳政策将产品应用在储能供热领域。

要实现双碳,第一要利用好工业余热,第二是利用好风电等绿色能源。但难点在于这些能源都不够稳定。

“要想对能源实现空间和时间上的转移和匹配,就必须利用储能材料。”

宇田储能的解决方案是利用不同温度段的相变材料,把不同品类的工业余热、风电等新能源吸收储存,以此形成二次利用。“不仅可以根据实际应用储存冷和热,也给老百姓减负荷,解决工厂供冷和供热的问题。”杜兔平说道。

而在建筑领域,相变材料同样大有可为。

2022年国家对新建筑出具新的规定,明确提出对绿色能源使用的要求。这表明,未来建筑将趋向节能建筑、绿色建筑和零能耗建筑等形态,越来越多的储能材料将会应用到建筑材料中。

“宇田储能的微胶囊技术也可植入到水泥、砂浆、油漆、吊顶板等材料中,起到储能调温效果。例如,如果建筑材料植入23度相变材料时,当环境温度超过25度,它就吸收热量,达到室内降温,当环境温度低于20度时候,它又能释放热量,达到保暖效果。”

随着相变材料应用越来越深入,技术越来越成熟,宇田储能未来也会将微胶囊技术植入电子和电器系统内,解决其运行时过冷和过热的问题。例如对电动轿车、航天器材、坦克、储能集装箱、大数据中心等热敏感系统进行综合热管理研发,并逐渐形成标准化的热管理产品。

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宇田储能厂区实景图

对于未来,杜兔平在科研、生产、市场、财务等方面都有清晰的规划。

在科研层面,宇田储能将完成1-2项团体标准和行业标准的制定,启动1-2项国家和行业标准,获得2-3个国家发明专利的授权,申请1-2项国际专利(PCT)和3-5个发明专利,申请并鉴定1-2项省部级科技成果,以及启动申请河北省省级企业技术中心,成立院士工作站等。

在生产层面,宇田储能将启动生产基地二期建设,实现大批量稳定生产。

在市场层面,宇田储能的储能供热单元将实现批量稳定生产和规模化销售,并在后煤改电、工业余热利用、电力深度调峰领域占有重要份额,形成品牌效应;功能性微胶囊也会完成批量稳定生产,并在功能性纺织、化妆品、卫生用品中占有重要位置;电器及电子产品热管理材料及组件成功力争进入2-3个行业,成为电器及电子产品领域热管理的标配;在绿色调温建筑材料领域会完成产品认证和批量生产,成为被动房、装配式建筑、零能耗建筑的重要节能建材。

在品牌层面,杜兔平希望通过赞助赛事活动、运动员等方法进一步提升宇田储能的品牌知名度。

同时在财务层面,杜兔平计划未来三年宇田储能能够规模生产并实现大幅盈利。

对于未来,杜兔平说宇田储能的愿景是成为物理储能领域的宁德时代。

本文是小饭桌原创文章,作者:tutu,如需转载请注明出处。
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